ES2380995T3 - Método de tratamiento de intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico - Google Patents

Abstract

Un metodo de procesamiento de arsenico, que comprende: una primera etapa de lixiviación de arsenico a partir de un intermediario de fundición no ferroso que contiene arsenico, manteniendo al mismo tiempo un pH en un intervalo de 4, 0 a 6, 5; una segunda etapa de lixiviación de arsenico permitiendo al mismo tiempo que el pH cambie, sin mantener el pH; una tercera etapa para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente, mediante la adición de un agente oxidante a una solución de lixiviación formada en la segunda etapa; y una cuarta etapa para convertir arsenico en una solución ajustada formada en la tercera etapa en cristales de escorodita, en el que la primera etapa comprende formar una suspensión a partir de un intermediario de fundición no ferroso, y llevar a cabo la lixiviación manteniendo al mismo tiempo el pH en el intervalo de 4, 0 a 6, 5 mediante la adición de hidróxido de sodio a una temperatura de 50º C o mayor, inyectando al mismo tiempo aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, y la segunda etapa comprende interrumpir el mantenimiento del pH en un punto en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundición no ferroso es lixiviado en un intervalo de 50% a 90%, continuar la lixiviación mientras se mantiene la inyección de aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, y finalizar la reacción en un punto en el que el pH disminuye a 4 o menos.

Description

Metodo de tratamiento de intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico.

La presente invenci6n se refiere a un metodo de procesamiento para extraer arsenico de intermediarios de fundici6n que contienen arsenico, y convertir el arsenico en cristales de escorodita, que es un compuesto de arsenico estable.

5 Estan disponibles los siguientes documentos relacionados con la estabilidad de compuestos que contienen arsenico. El documento patente 1 presenta un metodo para producir escorodita a partir del arsenico contenido en humo y ceniza de fundici6n.

El documento patente 2 presenta un metodo para lixiviar sulfuro de arsenico en el que se inyecta aire en una suspensi6n que contiene sulfuro de arsenico aiadiendo al mismo tiempo un alcali, para extraer por lixiviaci6n

10 arsenico manteniendo al mismo tiempo el pH entre 5 y 8.

El documento no patente 1 informa acerca del producto de solubilidad del arseniato de hierro, arseniato de calcio y arseniato de magnesio. De acuerdo con este documento, el arseniato de calcio y el arseniato de magnesio son estables solamente en la regi6n alcalina, pero el arseniato de hierro es estable desde la regi6n neutra hasta la regi6n acida, y se inform6 que la solubilidad minima a un pH de 3,2 era 20 mg/l.

15 El documento no patente 2 divulga la solubilidad del arseniato de hierro y la escorodita. Este documento muestra que la solubilidad del arsenico de la escorodita en la regi6n debilmente acida es dos 6rdenes de magnitud menor que la del arseniato de hierro no cristalino, y divulga que la escorodita es un compuesto de arsenico estable.

El documento no patente 3 presenta un metodo para producir escorodita a partir de arsenico contenido en agua de desecho de planta de acido sulfurico y agua de desecho de horno de fundici6n

20 Documento patente 1: Solicitud de Patente Japonesa en Tramite No. 2005-161123

Documento patente 2: Publicaci6n de Patente Japonesa No. S61-24329

Documento no patente 1: Tadahisa Nishimura y Kazumitsu Tozawa, Res. Inst. of Mineral Dressing and Metallurgy, Tohoku University, No. 764, Volumen 34, Edici6n 1, Reimpresi6n junio de 1978.

Documento no patente 2: Krause y V. A. Ettel, "Solubilities and Stabilities of Ferric Arsenate Compounds" 25 Hydrometallurgy, 22, 311-337, (1989)

Documento no patente 3: Dimitrios Filippou y George P. Demopoulos, "Arsenic Immobilization by Controlled Scorodite Precipitation" J0M diciembre, 52-55, (1997)

Van Weert et al., Aqueous Processing of Arsenic Trioxide to Crystalline Scorodite", J0M, Springer New York LLC, Voumen 46, No, 6, junio de 1994, paginas 36-38, divulga el procesamiento hidrometalurgico de residuos de fundici6n

30 de cobre que contienen arsenico.

En los ultimos aios, el medioambiente mundial para asegurar mineral como materia prima para su uso en fundici6n de materiales no ferrosos se ha vuelto extremadamente dificil. En el campo de la fundici6n de cobre en particular, el suministro es extremadamente dificil debido a que la oligopolizaci6n por parte de los principales fabricantes de materiales no ferrosos esta avanzando, y estan apareciendo nuevos paises consumidores principales tales como los

35 paises en desarrollo. En estas condiciones, las regulaciones ambientales con respecto a la contaminaci6n se estan volviendo mas estrictas y mas obligatorias en todos los paises. Los presentes inventores creen que las minas y hornos de fundici6n que pueden coexistir con el medio ambiente seran industrialmente importantes en el futuro.

En la presente memoria, la contaminaci6n, que es una preocupaci6n para la fundici6n de materiales no ferrosos, incluye la contaminaci6n del aire debido al S02 gaseoso, asi como la contaminaci6n de la tierra y el agua de 40 desecho por el arsenico. Con respecto al arsenico en particular, la cantidad de arsenico incluida en el mineral de cobre aumentara en el futuro, por lo que mas que nunca es necesaria una contramedida infalible. Convencionalmente, los hornos de fundici6n de material no ferroso costeros en Jap6n han estado operando sin problema utilizando mineral concentrado limpio como materia prima de procesamiento. Sin embargo, se espera que la cantidad de arsenico en el mineral de cobre se incremente en el futuro. Por consiguiente, en alguna forma sera

45 necesaria la extracci6n del arsenico del sistema como intermediario de fundici6n y la estabilizaci6n y almacenamiento del arsenico.

En el extranjero, existen muchos hornos de fundici6n que almacenan arsenico como arseniato de calcio, tri6xido de di arsenico, o compuestos de disulfuro de arsenico. Sin embargo, en base a las observaciones por parte de los presentes inventores, estos compuestos de arsenico no son perfectamente estables en un ambiente natural.

50 Por ello, los presentes inventores investigaron los documentos antes mencionados. Sin embargo, todos estos metodos tienen diversos problemas con respecto a la productividad, la estabilidad de la escorodita que se produce, y similares.

En vista de lo anterior, un objeto de la presente invenci6n es solucionar estos problemas, y proporcionar un metodo para producir escorodita estable y facilmente filtrable que cumpla con el estandar de lixiviaci6n (conforme a la Nota 13 de la Agencia Medioambiental de Jap6n) facilmente con buena reproducibilidad y sin operaciones complicadas, en el procesamiento del arsenico contenido en los intermediarios de fundici6n no ferrosos y especialmente en el procesamiento de arsenico en forma de sulfuro.

Los presentes inventores realizaron una investigaci6n diligente para solucionar los problemas antes mencionados. Como resultado, los presentes inventores han hecho un descubrimiento completamente nuevo de que el arsenico puede recuperarse como escorodita facilmente filtrable y estable de intermediarios de fundici6n no ferrosos iniciales, llevando a cabo tres etapas que son: una etapa (etapa de lixiviaci6n) para extraer arsenico por lixiviaci6n a partir de intermediarios de fundici6n no ferrosos; una etapa (etapa de ajuste de soluci6n) para oxidar el arsenico trivalente en la soluci6n de lixiviaci6n a una forma pentavalente utilizando un agente oxidante, y eliminado despues el agente oxidante residual; y una etapa (etapa de cristalizaci6n) para aiadir y disolver la sal ferrosa (Fe2+) en la soluci6n ajustada para llevar a cabo la oxidaci6n en un estado acido y producir, de ese modo, cristales de escorodita, y ademas llevar a cabo la etapa de lixiviaci6n para extraer arsenico mediante la lixiviaci6n de intermediarios de fundici6n no ferrosos mediante la realizaci6n de una primera etapa de lixiviaci6n de arsenico manteniendo al mismo tiempo el pH en un intervalo de 4,0 a 6,5 y una segunda etapa para lixiviar arsenico, sin mantener el pH, permitiendo al mismo tiempo que el pH cambie.

Ademas, los presentes inventores descubrieron que puede llevarse a cabo una reacci6n de oxidaci6n para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente en un corto periodo de tiempo inyectando un gas oxidado en una soluci6n acuosa que contiene el arsenico trivalente calentando al mismo tiempo la soluci6n acuosa que contiene el arsenico trivalente en presencia de tres tipos de sustancias, que son sulfuro de cobre, iones cobre y compuestos de arsenico pentavalente y cobre, como catalizadores. Ademas, los presentes inventores confirmaron que el 99% o mas del arsenico trivalente se oxida a una forma pentavalente al finalizar esta reacci6n de oxidaci6n, y de ese modo han logrado la presente invenci6n.

En otras palabras, el primer medio para resolver los problemas antes mencionados es un metodo para procesar arsenico que comprende:

una primera etapa de lixiviaci6n de arsenico a partir de un intermediario de fundici6n no ferroso que contiene arsenico, manteniendo al mismo tiempo un pH en un intervalo de 4,0 a 6,5;

una segunda etapa de lixiviaci6n de arsenico permitiendo al mismo tiempo que el pH cambie, sin mantener el pH;

una tercera etapa para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente, mediante la adici6n de un agente oxidante a una soluci6n de lixiviaci6n formada en la segunda etapa; y

una cuarta etapa para convertir arsenico en una soluci6n ajustada formada en la tercera etapa en cristales de escorodita, en la que

la primera etapa comprende formar una suspensi6n a partir del intermediario de fundici6n no ferroso, y llevar a cabo la lixiviaci6n manteniendo al mismo tiempo el pH en el intervalo de 4,0 a 6,5 mediante la adici6n de hidr6xido de sodio a una temperatura de 500C o mayor, inyectando al mismo tiempo aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, y la segunda etapa comprende interrumpir el mantenimiento del pH en un punto en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundici6n no ferroso es lixiviado en un intervalo de 50% a 90%, continuando la lixiviaci6n mientras se mantiene la inyecci6n de aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, y completar la reacci6n en un punto en el que el pH se reduce hasta 4 o menos.

El segundo medio es el metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con el primer medio, en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundici6n no ferroso esta en forma de sulfuro o en una mezcla de una forma de sulfuro y una forma de 6xido.

El tercer medio es el metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con el primer medio o el segundo medio, en el que la primera etapa comprende formar una suspensi6n a partir del intermediario de fundici6n no ferroso, y llevar a cabo la lixiviaci6n manteniendo al mismo tiempo el pH en el intervalo de 4,0 a 6,5 mediante la adici6n de hidr6xido de sodio a una temperatura de 50°C o mayor, inyectando al mismo tiempo aire, oxigeno gaseoso, o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno gaseoso, y la segunda etapa comprende interrumpir el mantenimiento del pH en un punto en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundici6n no ferroso es lixiviado en un intervalo de 50% a 90%, continuando la lixiviaci6n mientras se mantiene la inyecci6n de aire, oxigeno gaseoso, o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno gaseoso, interrumpir la inyecci6n en un punto en el que el pH se reduce por debajo de 4, y ademas llevar a cabo un mezclado durante 10 minutos o mas antes de la finalizaci6n.

El cuarto medio es el metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con cualquiera de los medios primero a tercero, en el que la tercera etapa comprende una etapa de ajuste de liquido para aiadir per6xido de hidr6geno a la soluci6n de lixiviaci6n a una temperatura de 40°C o mayor para oxidar el arsenico trivalente a arsenico pentavalente, y despues poner la soluci6n de reacci6n en contacto con cobre metalico para eliminar el per6xido de hidr6geno residual.

El quinto medio es el metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con cualquiera de los medios primero a cuarto, en el que la cuarta etapa comprende una etapa de cristalizaci6n para aiadir y disolver sal ferrosa (Fe2+) en la soluci6n ajustada, y provocar una reacci6n de oxidaci6n.

El sexto medio es el metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con cualquiera de los medios primero a quinto, en el que la oxidaci6n se realiza en un intervalo de pH entre 1 y menor que 1.

El septimo medio es el metodo de procesamiento de arsenico acuerdo con cualquiera de los medios primero a sexto, en el que la reacci6n de oxidaci6n se realiza a una temperatura de soluci6n de 50°C o mayor.

El octavo medio es el metodo de de procesamiento de arsenico de acuerdo con cualquiera de los medios primero a septimo, en el que la reacci6n de oxidaci6n es por inyecci6n de aire, oxigeno gaseoso o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno gaseoso.

En el transcurso de la presente invenci6n, tambien se proporciona un metodo de oxidaci6n de arsenico,

en el que al menos uno de aire y/u oxigeno gaseoso se inyecta en una soluci6n para oxidar el arsenico trivalente en la soluci6n a arsenico pentavalente, donde la soluci6n contiene al menos uno de tri6xido de diarsenico (As203) y/o iones de acido arsenioso, calentandose hasta 50°C o mas, con un pH no menor que 1 en una regi6n neutra, y que comprende sulfuro de cobre, iones cobre, y un compuesto pentavalente de arsenico y cobre.

En el transcurso de la presente invenci6n, tambien se proporciona un metodo de oxidaci6n de arsenico, en el que por inyecci6n de al menos uno de aire y/u oxigeno gaseoso en una soluci6n que contiene al menos uno de tri6xido de diarsenico (As203) y/o iones de acido arsenioso, se calienta hasta 50°C o mas, tiene un pH no menor que 2 en una regi6n neutra, y comprende sulfuro de cobre, el arsenico trivalente en la soluci6n se oxida a arsenico pentavalente, generando al mismo tiempo el compuesto pentavalente de arsenico y cobre mediante la disoluci6n de una porci6n del sulfuro de cobre.

En estos dos metodos de oxidaci6n de arsenico arriba mencionados, el pH o es menor que 2 cuando comienza la inyecci6n de al menos uno de aire y/u oxigeno gaseoso, y es menor que 2 cuando finaliza la inyecci6n de al menos uno de aire y/u oxigeno gaseoso.

Ademas, despues de que el arsenico trivalente en la soluci6n se oxida a arsenico pentavalente, la soluci6n producida por la pasta se filtra y se recupera un residuo del filtrado, y el residuo del filtrado se utiliza como sustituto para el sulfuro de cobre.

Ademas, despues de que el arsenico trivalente en la soluci6n se oxida a arsenico pentavalente, la soluci6n producida por la pasta se neutraliza para llevar el pH a no menos que 3 y cristalizar de ese modo los iones cobre de la soluci6n como compuesto de arsenico pentavalente y cobre, y despues se realiza el filtrado para recuperar un filtrado y un residuo del filtrado, y el residuo del filtrado se utiliza como sustituto para el sulfuro de cobre.

De acuerdo con cualquiera de los medios primero a octavo, los cristales de escorodita estables y facilmente filtrables pueden producirse facilmente con buena reproducibilidad y sin operaciones complicadas. Ademas los cristales de escorodita producidos pueden cumplir con el estandar de lixiviaci6n (de conformidad con la Nota 13 de la Agencia de Medioambiente de Jap6n)

Ademas, de acuerdo con otros metodos adoptados en el transcurso de la presente invenci6n, el arsenico trivalente puede oxidarse a arsenico pentavalente con un grado de oxidaci6n del 99% o mas con bajos costos de operaci6n y bajos costos de equipo, mediante la utilizaci6n de materiales que son facilmente obtenibles en hornos de fundici6n de materiales no ferrosos. Ademas, pH de la soluci6n al finalizar la reacci6n de oxidaci6n es no menor que 1 y esta por debajo de 2, lo que es favorable para producir escorodita (FeAs04.2H20). En este sentido, esto tambien contribuye con bajos costos de operaci6n y bajos costos de equipo.

Segun se describe mas arriba, la presente invenci6n se refiere a un metodo de procesamiento de arsenico que comprende: una etapa de lixiviaci6n de arsenico a partir de intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico en la regi6n debilmente acida; una etapa de ajuste de soluci6n para oxidar el arsenico trivalente en la soluci6n de lixiviaci6n a una forma pentavalente mediante la adici6n de un agente oxidante a la soluci6n de lixiviaci6n; y una etapa de cristalizaci6n para convertir el arsenico en la soluci6n ajustada a cristales de escorodita.

En este contexto, tambien se describe un metodo para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente con un grado de oxidaci6n del 99% o mas con bajos costos de operaci6n y bajos costos de equipo.

De aqui en adelante, con respecto a una primera realizaci6n se describiran los puntos: 1. Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico; 2. Etapa de lixiviaci6n; 3. Etapa de ajuste de soluci6n; 4. Etapa de cristalizaci6n para convertir el arsenico en la soluci6n ajustada a cristales de escorodita; y los Ejemplos 1 a 3 y el Ejemplo Comparativo 1, en orden detalladamente haciendo referencia al mismo tiempo al diagrama de flujo que se muestra en la Fig. 1.

Despues, con respecto al metodo para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente con un grado de oxidaci6n

del 99% o mas con bajos costos de operaci6n y bajos costos de equipo como segunda realizaci6n (no como parte de la invenci6n reivindicada), se describiran los puntos: 1. 0bjeto del procesamiento; 2. Reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente; 3. pH del arsenico trivalente al comienzo de la reacci6n de oxidaci6n; 4. pH del arsenico trivalente al finalizar la reacci6n de oxidaci6n; y los Ejemplos 4 a 8 y Ejemplos Comparativos 2 a 6, en orden detalladamente haciendo referencia al mismo tiempo al diagrama de flujo que se muestra en la Fig. 3, y ademas el punto 5. Modelo de reacci6n de oxidaci6n de arsenico trivalente concebido por los presentes inventores.

Primera realizaci6n

1.

Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico

Los intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico (1) de acuerdo con la presente invenci6n se refieren al residuo recuperado haciendo que el agua de la etapa de fundici6n o agua de desecho que contiene arsenico reaccione con un agente sulfurante tal como sulfuro de hidr6geno, hidr6geno sulfuro de sodio o sulfuro de sodio, y es en donde el arsenico esta en forma de sulfuro. De aqui en adelante, el residuo puede simplemente denominarse "residuo de sulfuro".

2.

Etapa de lixiviaci6n

La etapa de lixiviaci6n de acuerdo con la presente invenci6n incluye una primera etapa (2) de lixiviaci6n de arsenico mientras se controla el pH de la soluci6n de lixiviaci6n dentro de la regi6n debilmente acida (la etapa puede denominarse "etapa de lixiviaci6n temprana" en la presente especificaci6n por conveniencia), y una segunda etapa

(3)

de lixiviaci6n de arsenico mientras el pH cambia sin el control del pH de la soluci6n de lixiviaci6n (la etapa puede denominarse "ultima etapa de lixiviaci6n" en la presente especificaci6n por conveniencia). La etapa de lixiviaci6n temprana (2) y la ultima etapa de lixiviaci6n (3) se describiran a continuaci6n.

(a)

Primera etapa (etapa de lixiviaci6n temprana)

Primero, el residuo de sulfuro que contiene arsenico explicado en el punto anterior "1. Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico" se somete a reempastado con agua generando una forma de pasta, y el residuo de pasta se calienta hasta una temperatura de 50°C o mas, y preferentemente 80°C o mas. Inyectando al mismo tiempo aire, oxigeno gaseoso, o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno gaseoso, se aiade el hidr6xido de sodio (Na0H) y se realiza la lixiviaci6n manteniendo al mismo tiempo el pH en un intervalo de 4,0 a 6,5.

Al realizar la lixiviaci6n manteniendo al mismo tiempo el pH en el intervalo de 4,0 a 6,5, el arsenico puede lixiviarse eficazmente limitando al mismo tiempo la cantidad de hidr6xido de sodio aiadido.

Esto puede atribuirse a lo siguiente.

En la etapa de lixiviaci6n temprana (2), el arsenico es lixiviado mientras se consume Na0H, de acuerdo con las siguientes reacciones de la (Ecuaci6n 1) y la (Ecuaci6n 2).

As2S3 + 3/202 +H20 = 2HAs02 + 3S (Ecuaci6n 1)

HAs02+1/202 + Na0H = NaH2As04 (Ecuaci6n 2)

Como resultado de la investigaci6n, los presentes inventores descubrieron que la cantidad consumida de Na0H aumenta bruscamente cuando el pH se incrementa hasta mas de 6,5 en esta etapa. Esto se debe probablemente a que el incremento del pH provoca que la reacci6n de la siguiente (Ecuaci6n 3) continue en vez de la reacci6n de la (Ecuaci6n 2) anterior.

HAs02 +1/202 + 2Na0H = Na2HAs04(Ecuaci6n 3)

De acuerdo con el razonamiento anterior, la cantidad consumida de Na0H en la reacci6n de la (Ecuaci6n 3) es dos veces la cantidad consumida de Na0H en la reacci6n de la (Ecuaci6n 2). Por ello, se concibe que el pH de la reacci6n sea no mayor que 6,5, y 6ptimamente 6,0, para reducir la cantidad consumida de Na0H.

Por otro lado, cuando el residuo de sulfuro se almacena en condiciones atmosfericas durante un largo tiempo, el mismo residuo de sulfuro se oxida, y parte del sulfuro de arsenico se descompone en tri6xido de diarsenico (As2S3) y acido sulfurico. En consecuencia, cuando el residuo de sulfuro se somete a empastado con agua, el tri6xido de diarsenico anterior se eluye como acido arsenioso (HAs02) y se vuelve pasta acida de sulfuro. En este caso, el Na0H aiadido es consumido en la etapa de lixiviaci6n temprana segun se muestra en la (Ecuaci6n 4) y la (Ecuaci6n 5), lo que impide el incremento del pH.

H2S04 + 2Na0H = Na2S04 + 2H20 (Ecuaci6n 4)

HAs02 + Na0H = NaAs02 + H20 (Ecuaci6n 5)

Cuando esto ocurre, el pH se incrementa no hasta 6 sino hastaalmenos4 enconsideraci6n dela cantidad

consumida de Na0H, y posteriormente puede llevarse a cabo la misma operaci6n. En tal caso, aunque la eficiencia para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente disminuye levemente, la operaci6n aun puede realizarse en forma suficiente. 0bservese que aunque no es imposible realizar la misma operaci6n aun cuando el pH esta por debajo de 4, la eficiencia de oxidaci6n de arsenico trivalente a arsenico pentavalente tambien se reduce y la proporci6n de arsenico trivalente aumenta, de manera que los cristales tienden a aparecer cuando la temperatura de la soluci6n disminuye. Por ello, se necesita realizar el control de la temperatura cuidadosamente.

Por el motivo anterior, el pH en la etapa de lixiviaci6n temprana es preferentemente 4,0 o mas.

(b) Segunda etapa (ultima etapa de lixiviaci6n)

La lixiviaci6n anterior manteniendo al mismo tiempo el pH en el intervalo de 4,0 a 6,5 es un metodo de lixiviaci6n excelente que puede lixiviar eficazmente arsenico limitando al mismo tiempo la cantidad de hidr6xido de sodio aiadido. Sin embargo, como resultado de otra investigaci6n, los presentes inventores han descubierto que este metodo tiene el siguiente problema.

Lo que significa que la ultima media etapa de la lixiviaci6n en la que al menos 50% y aun cerca del 90% del sulfuro de arsenico contenido en el residuo de sulfuro es lixiviado, se eluyen metales pesados (tales como plomo, zinc y similares) contenidos en el residuo junto con sulfuro de arsenico. Estos metales pesados eluidos reaccionan con arsenico pentavalente en la soluci6n de lixiviaci6n en esta regi6n de pH para formar un compuesto de arseniato que despues precipita. Esto provoca que el grado de lixiviaci6n se reduzca.

Ademas, se ha descubierto que la cantidad consumida de Na0H aumenta en la ultima media etapa de lixiviaci6n. Se cree que este incremento de la cantidad consumida de Na0H es provocado por el azufre monat6mico en la pasta de lixiviaci6n que pasa por la reacci6n de formaci6n de acido sulfurico que se muestra en la siguiente (Ecuaci6n 6) y que se disuelve como H2S04.

S + 3/202 + H20 = H2S04 (Ecuaci6n 6)

Tambien se ha descubierto que en la ultima media etapa de lixiviaci6n, parte del azufre monoat6mico adopta una forma (desconocida) distinta de S042-(radical sulfato) y se disuelve, como resultado de que la eficiencia de oxidaci6n en la siguiente etapa de ajuste de soluci6n disminuye.

Ademas, los presentes inventores han aprendido que, cuando el compuesto de azufre permanece hasta la ultima etapa de cristalizaci6n, se produce escorodita microsc6pica e inestable (7) con filtrabilidad significativamente inferior en la etapa de cristalizaci6n (6), lo que dificulta significativamente la operaci6n.

A partir del analisis anterior, los presentes inventores han concebido una estructura en la que la etapa de lixiviaci6n temprana (2) que mantiene el pH en el intervalo de 4,0 a 6,5 se realiza solamente cuando el grado de lixiviaci6n de arsenico esta en un intervalo de 50% a 90% y posteriormente se realiza la ultima etapa de lixiviaci6n (3) que no mantiene el ajuste de pH utilizando Na0H. Es decir, en la ultima etapa de lixiviaci6n (3), no se realiza ajuste de pH por medio de un agente tal como Na0H, de manera que elpH sigue el avance de la reacci6n. Mas especificamente, la adici6n de Na0H se interrumpe.

En la ultima etapa de lixiviaci6n (3), cuando no se mantiene el ajuste de pH utilizando Na0H, el pH de la soluci6n de lixiviaci6n (6) cae debajo de 4 a medida que avanza la lixiviaci6n. Se cree que el pH cae debajo de 4 de acuerdo con la siguiente (Ecuaci6n 7) y la (Ecuaci6n 8).

As2S3 + 3/202 + H20 = 2HAs02 +3S (Ecuaci6n 7)

-

HAs02+1/202 + H20 = H2As04 + H+(Ecuaci6n 8)

0bservese que un grado de lixiviaci6n de arsenico aproximado que se utiliza como parametro para cambiar de la etapa de lixiviaci6n temprana (2) a la ultima etapa de lixiviaci6n (3) puede estimarse facilmente mediante la cantidad consumida de Na0H en base a la anterior (Ecuaci6n 2).

Como resultado de permitir que el pH de la soluci6n de lixiviaci6n (4) este debajo de 4 en la ultima etapa de lixiviaci6n (3), la concentraci6n de plomo en la soluci6n de lixiviaci6n (4) puede reducirse hasta aproximadamente un orden de magnitud menor que cuando se completa la lixiviaci6n con el pH en el intervalo de 5 a 8. En particular, cuando se utiliza sulfato ferroso como sal ferrosa en la etapa de cristalizaci6n posterior (6) , el plomo en la soluci6n de lixiviaci6n (4) forma PbS04 (sulfato de plomo) y contamina la escorodita (7), como resultado de lo que la cantidad de plomo eluido excede los estandares ambientales. En este sentido, la presente invenci6n tambien proporciona efectos significativos.

Ademas, cuando el pH de la soluci6n de lixiviaci6n (4) es mas acido, el azufre monat6mico es mas estable y es menos soluble, lo que es preferente. Los presentes inventores han descubierto un fen6meno que se cree que se obtiene a partir de esto, en el que aun cuando se disuelva parte del azufre monat6mico en una forma (desconocida) distinta de S042-(radical sulfato) debido a alguna reacci6n, esta forma se decompone completamente si se continua la ultima etapa de lixiviaci6n (3) que es lixiviaci6n por oxidaci6n en el estado en el que el pH esta por debajo de 4.

Los presentes inventores estiman que un residuo de lixiviaci6n (8) tiene un rol catalitico en la descomposici6n de esta forma en la regi6n en la que el pH esta por debajo de 4.

Ademas, cuando el residuo de sulfuro que es el objeto de procesamiento contiene una gran cantidad de mercurio o contiene cobre en una forma facilmente soluble, el azufre contenido en el residuo de lixiviaci6n (8) puede utilizarse como agente sulfurante, lo que es preferente.

Especificamente, el mercurio o cobre que se disuelve en la soluci6n de lixiviaci6n (4) del residuo de sulfuro se elimina y se coloca en el residuo de lixiviaci6n (8) de acuerdo con la siguiente (Ecuaci6n 9) y (Ecuaci6n 10), y es introducido en una etapa de fundici6n de cobre (9). Es decir, el S contenido en el residuo de lixiviaci6n (8) puede utilizarse como agente sulfurante.

Hg2+ + 4/3S + 4/3H20 = HgS + 1/3S042-+ 8/3H+ (Ecuaci6n 9)

Cu2+ + 4/3S + 4/3H20 = CuS + 1/3S0/2-+ 8/3H+ (Ecuaci6n 10)

3. Tercera etapa (tambien denominada "etapa de ajuste de soluci6n" en la presente especificaci6n por conveniencia)

La etapa de ajuste de soluci6n {5) es una etapa que comprende aiadir un agente oxidante a la soluci6n de lixiviaci6n (4) obtenida en el punto "2. Etapa de lixiviaci6n" antes mencionado para oxidar el arsenico disuelto en un estado trivalente a arsenico pentavalente, y posteriormente eliminar el agente oxidante que queda en la soluci6n.

Primero, se describira el agente oxidante.

Generalmente, oxidar el arsenico trivalente a arsenico pentavalente es mas facil en la regi6n neutra que en la regi6n acida, y aun mas facil en la regi6n alcalina que la regi6n neutra. Sin embargo, la soluci6n de lixiviaci6n de la presente invenci6n es acida. Por ello, podria concebirse aiadir un alcali (tal como hidr6xido de sodio) a la soluci6n de lixiviaci6n acida y oxidar el arsenico para generar una soluci6n alcalina. Sin embargo, de acuerdo con la investigaci6n de los presentes inventores, se requiere una gran cantidad de un aditivo alcalino para convertir en alcalinas las propiedades de la soluci6n, y ademas de las desventajas de costos, se cree que incrementar la concentraci6n de sales en la soluci6n tiene un efecto negativo sobre la producci6n de escorodita (7) en la etapa posterior. 0bservese que el arsenico trivalente y el arsenico pentavalente indican arsenico que tiene una valencia i6nica de +3 (valencia mas 3) y arsenico que tiene una valencia i6nica de +5 (valencia mas 5), respectivamente.

Posteriormente, los presentes inventores investigaron oxidar arsenico utilizando oxigeno gaseoso en una regi6n neutra (pH en un intervalo de 6 a 7). Sin embargo, se descubri6 que la oxidaci6n de arsenico era insuficiente. Por ello, se examin6 el uso de un catalizador de cobre. El resultado de este examen se explicara en una segunda realizaci6n tal como se describira mas adelante.

En este punto, los presentes inventores consideraron el uso de per6xido de hidr6geno (H202) como agente oxidante. Cuando se utiliz6 per6xido de hidr6geno durante la investigaci6n para oxidar el arsenico en condiciones acidas, se confirm6 una oxidaci6n suficiente. A titulo informativo, los potenciales redox (con referencia al electrodo estandar de hidr6geno) del oxigeno gaseoso, acido permanganico, per6xido de hidr6geno y ozono se muestran en la Tabla 1.

Sin embargo, el per6xido de hidr6geno residual en la soluci6n despues de la reacci6n de oxidaci6n del arsenico oxidaria una porci6n de la sal ferrosa que se aiade en la etapa de cristalizaci6n (6) posterior, y por ello es preferible eliminar el per6xido de hidr6geno residual para controlar con exactitud la concentraci6n de i6n ferroso.

Los presentes inventores despues evaluaron un metodo de procesamiento del per6xido de hidr6geno que queda en la soluci6n. Primero, se aiadi6 un coloide metalico de oro o plata o similar, en un intento por descomponer y eliminar el per6xido de hidr6geno residual. Sin embargo, puede imaginarse que el metodo de adici6n de un coloide de metal precioso tiene elevados costos de materia prima y perdidas debido al manipuleo y similares, por lo que la implementaci6n fue dificil. Por ello, los presentes inventores arribaron a un concepto revolucionario de poner en contacto el per6xido de hidr6geno residual con cobre metalico para eliminar el per6xido de hidr6geno residual por consumo en vez de por descomposici6n, y de ese modo tener exito en la eliminaci6n del mismo.

(Tabla 1)

Agente oxidante

02 Mn04 - H202 03

(v)

(v)

(v)

(v)

Potencial redox

1,23 1,51 1,78 2,07

Los detalles se describiran mas abajo.

Primero, el per6xido de hidr6geno que puede utilizarse es un producto estandar con una concentraci6n en un intervalo de 30% a 35%.

Se cree que la oxidaci6n de arsenico trivalente a arsenico pentavalente en condiciones acidas continua segun se muestra mas abajo en la (Ecuaci6n 11) y la (Ecuaci6n 12).

HAs02 + H202 =H3As04 (Ecuaci6n 11)

-

HAs02 + H202 =H2As04 + H+ (Ecuaci6n 12)

La cantidad de per6xido de hidr6geno aiadido preferentemente esta en un intervalo de 1 a 1,2 veces el peso equivalente de reacci6n en base a la concentraci6n de arsenico trivalente y la (Ecuaci6n 11) y la (Ecuaci6n 12). Ademas, si se desconoce la concentraci6n de arsenico trivalente, lograr un potencial redox de la soluci6n a 80°C que no sea menor que 500 mV (Vs. Ag/AgCl) despues de aiadir el per6xido de hidr6geno proporciona una buena estimaci6n.

El tiempo requerido para aiadir el per6xido de hidr6geno depende de la concentraci6n de arsenico trivalente a ser oxidado. Por ejemplo, si la concentraci6n de arsenico trivalente a ser oxidado es 20 g/l, el tiempo requerido de adici6n es preferentemente no menor que 5 minutos. Tomar tiempo suficiente para la adici6n puede ayudar a prevenir que una porci6n del per6xido de hidr6geno se descomponga rapidamente, generando una gran cantidad de burbujas de gas, y degradando el efecto de la adici6n. Un tiempo de adici6n de entre 10 y 15 minutos es aun mas preferente.

La oxidaci6n de arsenico trivalente a arsenico pentavalente mediante la adici6n de per6xido de hidr6geno es extremadamente rapida, y puede observarse un incremento en la temperatura debido al calor de la reacci6n asi como una reducci6n en el pH. Sin embargo, el tiempo de reacci6n es preferentemente no menor que 60 minutos, desde la perspectiva de lograr la oxidaci6n completa, y la reacci6n preferentemente se finaliza una vez que el potencial redox de la soluci6n cae hasta 450 mV (Vs. Ag/AgCl) o menos.

Se describira aqui un ejemplo de medici6n del efecto de aiadir per6xido de hidr6geno.

Primero, se prepar6 una soluci6n que tenia una concentraci6n de arsenico de 48 g/l. 0bservese que en este arsenico de 48 g/l, el arsenico trivalente era 21 g/l y el arsenico pentavalente era 27 g/l.

Se aiadi6 per6xido de hidr6geno a esta soluci6n de arsenico. En este punto, se aiadi6 una cantidad de per6xido de hidr6geno que hace que el potencial redox al finalizar la adici6n de per6xido de hidr6geno sea 355 mV (80°C) (Vs. Ag/AgCl) a una primera muestra, y se aiadi6 una cantidad de per6xido de hidr6geno que hace que el potencial redox al finalizar la adici6n de per6xido de hidr6geno sea 530 mV (80°C) (Vs. Ag/AgCl) a una segunda muestra. Posteriormente, se realiz6 la reacci6n para cada una de las primera y segunda muestras a 80°C durante 90 minutos. Como resultado de la medici6n de la concentraci6n de arsenico trivalente en la soluci6n despues de la reacci6n, la concentraci6n de arsenico trivalente fue 2,4 g/l en la primera muestra y no mas que 0,1 g/l. en la segunda muestra.

De acuerdo con estos resultados de medici6n, puede confirmarse que lograr un potencial redox de la soluci6n a 80°C que no sea menor que 500 mV (Vs: Ag/AgCl) proporciona una buena estimaci6n para la cantidad de per6xido de hidr6geno aiadida, segun se describe mas arriba.

El per6xido de hidr6geno que queda despues de la reacci6n de oxidaci6n del arsenico se elimina poniendolo en contacto con cobre metalico. Especificamente, un metodo tipico es aiadir y mezclar cobre en polvo en la soluci6n para provocar la reacci6n. Ademas, este objetivo tambien puede lograrse pasando la soluci6n a traves de una columna llena con placa de cobre o rellenos de cobre para simplificar las operaciones de planta reales.

La temperatura de la soluci6n es preferentemente 40°C o mayor para completar la reacci6n.

Se cree que la reacci6n de eliminaci6n continua segun se muestra mas abajo en la (Ecuaci6n 13).

Cu0 + H202 + H2S04 = CuS0/ + 2H20 (Ecuaci6n 13)

Como resultado, la reacci6n de eliminaci6n continuara en conjunci6n con un incremento del pH, y puede considerarse que finaliza cuando el pH alcanza un cierto valor.

En la etapa de ajuste de soluci6n (5) de la presente invenci6n, el arsenico trivalente puede oxidarse a arsenico pentavalente sin una operaci6n compleja aun si la soluci6n de lixiviaci6n (4) esta en la zona acida, y por ello puede mantenerse la alta eficiencia de convertir arsenico en escorodita (7) en la etapa posterior.

4. Cuarta etapa (tambien denominada "etapa de cristalizaci6n" en la presente especificaci6n por conveniencia)

La etapa de cristalizaci6n (6) es una etapa de cristalizaci6n del arsenico pentavalente en la soluci6n ajustada obtenida en la antes mencionada "3. Etapa de ajuste de soluci6n" para dar escorodita (7).

La soluci6n ajustada despues de que finaliza la etapa de ajuste de soluci6n (5) antes mencionada es preferentemente una soluci6n concentrada con una concentraci6n de arsenico de 20 g/l o mayor, y mas preferentemente 30 g/l o mayor, en vista de la productividad de la escorodita.

Primero, se aiade sal ferrosa (Fe2+) a la soluci6n ajustada y se disuelve, y se aiade acido sulfurico (H2S04) a temperatura ambiente para ajustar el pH a 1. En este punto, son posibles diversos tipos de compuestos de sal ferrosa, pero el sulfato ferroso es preferente desde la perspectiva de resistencia a la corrosi6n del equipo y debido a la facilidad de obtenci6n.

La cantidad de sal ferrosa aiadida, calculada como Fe puro, es igual a o mayor que una vez y preferentemente 1,5 veces el numero de moles de arsenico a ser tratado.

Despues de aiadir la sal ferrosa y ajustar el pH, la soluci6n ajustada se calienta hasta una temperatura de reacci6n prevista. En este momento, la escorodita (7) puede depositarse si la temperatura de reacci6n es al menos 50°C. Sin embargo, es preferible una temperatura de reacci6n mayor desde la perspectiva de incrementar el tamaio de particula de la escorodita. Ademas, la temperatura de reacci6n es preferentemente entre 90 y 100°C, desde la perspectiva de permitir la reacci6n en condiciones atmosfericas.

Cuando la soluci6n ajustada alcanza una temperatura de reacci6n prevista, comienza la inyecci6n de aire, oxigeno gaseoso o una mezcla gaseosa de los mismos, se crea una mezcla gas-liquido mediante un mezclado energico, y continua una reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura manteniendo al mismo tiempo la temperatura de reacci6n prevista.

Se cree que la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura continua de acuerdo con las siguientes (Ecuaci6n 14) a (Ecuaci6n 19).

(Primera mitad de lareacci6n)

2FeS04 + 1/202 + H2S04 = Fe2 (S04) 3 + H20 (Ecuaci6n 14}

2H3As04 + Fe2 (S04) 3 + 4 H20 = 2FeAs04 . 2H20 + 3H2S04 (Ecuaci6n 15)

La reacci6n completa (Ecuaci6n 14 y Ecuaci6n 15) se muestra mas abajo como (Ecuaci6n 16).

2/3H3As04 + 2FeS04+1/202 +3H20 = FeAs04 . 2H20 + 2H2S04 (Ecuaci6n 16)

(Segunda mitad de la reacci6n despues de que la concentraci6n de As cae)

2FeS04 + 1/202+ H2S04 = Fe2 (S04) 3 + H20 (Ecuaci6n 17)

2/3H3As04 + 1/3Fe2(S04)3 + 4/3H20 = 2/3FeAs04 .2H20 + H2S04 (Ecuaci6n 18)

La reacci6n completa (Ecuaci6n 17 y Ecuaci6n 18) se muestra mas abajo como (Ecuaci6n 19).

2/3H3As04 + 2FeS04 + 1/202 + 4/3H20 = 2/3FeAs04.2H20 + 2/3Fe2(S04)3 (Ecuaci6n 19)

Aunque depende del metodo de oxidaci6n, el pH, la concentraci6n de arsenico y la concentraci6n de Fe caeran rapidamente entre 2 y 3 horas despues del comienzo de la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura. En esta etapa, el potencial redox de la soluci6n es 400 mV o mayor.(Vs. Ag/AgCl) a 95°C. Ademas, el 90% o mas del arsenico contenido estara en forma de cristales de escorodita (7). Despues de 3 o mas horas desde el comienzo de la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura, el arsenico que queda en la soluci6n solamente disminuira en una pequeia cantidad, y no habra casi ningun cambio en el pH y el potencial de la soluci6n. 0bservese que la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura preferentemente se continua entre 5 y 7 horas para alcanzar el perfecto equilibrio.

Al utilizar la etapa de cristalizaci6n (6) de la presente invenci6n antes mencionada, la operaci6n de reacci6n sera simple, el pH no necesitara ajustarse en un punto intermedio, y el arsenico que esta presente puede convertirse en forma confiable en cristales de escorodita (7). El filtrado generado (10) puede procesarse en la etapa de procesamiento de agua de desecho (11). Los cristales de escorodita (7) que se obtienen tienen excelentes propiedades de sedimentaci6n y filtrado, y el contenido de agua absorbido despues del filtrado solamente sera aproximadamente 10%, mientras que el tenor de arsenico sera de hasta 30%, por lo que puede lograrse una reducci6n en volumen y, ademas, los cristales de escorodita son estables, con excelente resistencia a la disoluci6n. Por ello, el arsenico puede eliminarse del proceso de fundici6n y almacenarse en una forma estable

(Ejemplos)

La presente invenci6n se describira a continuaci6n mas especificamente mientras se presentan los ejemplos.

(Ejemplo 1)

1. Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico

Se midieron 695 gramos humedos de un residuo de sulfuro generado como intermediario de fundici6n no ferroso que contiene arsenico. Una composici6n del residuo de sulfuro se muestra en la Tabla 2.

[Tabla 2]

Elemento

As S Cu Pb Zn Sb Bi Cd Hg Contenido de agua

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(ppm)

(%)

Contenido

24,54 29,91 18,87 2,60 0,41 0,78 0,69 0,09 51 54

2. Etapa de lixiviaci6n

(a) Etapa de lixiviaci6n temprana

El residuo de sulfuro medido en el punto anterior "1." se coloc6 en un vaso de precipitados de 2 litros, y se aiadi6 agua pura para empastar a fin de obtener de ese modo un volumen de 1,6 l.

El residuo de sulfuro en forma de pasta se calent6 mientras se mezclaba suavemente hasta una temperatura de 90°C. Posteriormente, se aiadi6 una soluci6n de hidr6xido de sodio de una concentraci6n de 500 g/l y el pH se ajust6 hasta 6. Despues, se comenz6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso inyectando oxigeno gaseoso a raz6n de 800 cc/min utilizando un tubo de vidrio desde la parte inferior del vaso de precipitados. Mientras se mezclaba energicamente, se continu6 la adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio y se realiz6 la lixiviaci6n manteniendo el pH en 6. La cantidad aiadida de la soluci6n de hidr6xido de sodio de concentraci6n 500 g/l fue 80 cc.

(b) Ultima etapa de lixiviaci6n

En el punto de los 47 minutos despues del comienzo de la lixiviaci6n, se finaliz6 el mantenimiento del pH (se detuvo la adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio). Mientras ademas se continuaba con la inyecci6n de oxigeno gaseoso, se realiz6 la lixiviaci6n hasta 210 minutos despues del comienzo de la lixiviaci6n, y se finaliz6 la lixiviaci6n en este punto. Como resultado de permitir que el pH cambie de acuerdo con la reacci6n despues de que se interrumpiera el mantenimiento del pH, el pH al finalizar la lixiviaci6n era 2,67 a 90°C. La composici6n de la soluci6n de lixiviaci6n obtenida se muestra en la Tabla 3.

[Tabla 3]

Elemento

As Na S Cu Pb Zn Sb Bi Cd

(g/l)

(g/l)

(g/l)

(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

Contenido

46,9 16,1 6,8 <1 38 463 320 2 59

3. Etapa de ajuste de liquido

La concentraci6n de arsenico trivalente en la soluci6n de lixiviaci6n obtenida era 21 g/l.

Se colocaron 900 cc de la soluci6n de lixiviaci6n en un vaso de precipitados de 1 litro y se calentaron. Se aiadieron 32,9 g de H202 con una concentraci6n del 30% durante 11 minutos comenzando desde el momento en que la temperatura de la soluci6n de lixiviaci6n alcanz6 los 40°C. El potencial redox de la soluci6n de lixiviaci6n cuando se finaliz6 la adici6n de per6xido de hidr6geno fue 552 mV (Vs. Ag/AgCl) a 74°C. 0bservese que la cantidad de per6xido de hidr6geno aiadido fue de 1,15 veces el numero de equivalentes necesarios para oxidar el arsenico trivalente.

El calentamiento de la soluci6n de lixiviaci6n se continu6 hasta 80°C. 0bservese que el mezclado se realiz6 hasta el punto que el aire no se mezclaba. Los cambios en la temperatura de la soluci6n, pH y potencial redox en la reacci6n se muestran en la Tabla 4.

Se complet6 la reacci6n cuando el potencial redox de la soluci6n pas6 a ser de 423 mV. Al final de la reacci6n, la cantidad de soluci6n disminuy6 levemente debido a la evaporaci6n. Por ello, se aiadi6 agua pura hasta el nivel de 900 cc antes de la reacci6n, obteniendo de ese modo la soluci6n ajustada.

(Tabla 4)

Tiempo transcurrido (min)

0 (comienzo) 10 30 60 90 11,0 (finalizaci6n)

Temperatura de la soluci6n (°C)

79,5 79,8 80,1 80,2 80,2 80,1

pH

2,12 2,09 2,09 2,10 2,11 2,11

Potencial redox (mV)

518 521 540 599 489 423

La soluci6n ajustada se enfri6 hasta 40°C, y se aiadieron 3,7 g de cobre en polvo. El tiempo de adici6n de cobre en polvo se fij6 como comienzo de la reacci6n del proceso de deshidroperoxidaci6n.

5 Como cobre en polvo se utiliz6 cobre en polvo reactivo puro, pero el uso de rellenos de cobre o similares tambien es posible en operaciones reales. 0bservese que el cobre en polvo puede utilizarse repetidamente hasta que este completamente disuelto. La reacci6n se complet6 en un corto periodo de tiempo, y se obtuvo la soluci6n ajustada. En este ejemplo, la cantidad de Cu consumido en la reacci6n, es decir, la concentraci6n de Cu en la soluci6n ajustada despues de la finalizaci6n de la reacci6n, era 136 mg/l.

10 Los cambios en la temperatura de la soluci6n, pH y potencial redox de la soluci6n ajustada desde el comienzo hasta la finalizaci6n de la reacci6n del proceso de deshidroperoxidaci6n se muestran en la Tabla 5.

(Tabla 5)

Tiempo transcurrido (min)

0 (inmediatamente antes de aiadir cobre en polvo) 1 (despues de aiadir cobre en polvo) 1,5 2 2,5 (finalizaci6n)

Temperatura de la soluci6n (.C)

41 42 42 42 42

pH

1,77 1,80 1,81 1,81 1,81

Potencial redox (mV)

395 132 110 96 88

4. Etapa de cristalizaci6n

15 La soluci6n ajustada se diluy6 con agua pura, y la concentraci6n de arsenico se ajust6 hasta 45 g/l. Se transfirieron 800 cc de la soluci6n ajustada a un vaso de precipitados de 2 litros, y se aiadi6 acido sulfurico al 95% para llevar el pH a 1,15. Se transfirieron 200 g de sulfato ferroso (FeS04 ⋅ 7H20) que es sal ferrosa (Fe2 +) con un numero de moles de 1,5 veces el numero de moles del arsenico contenido en la soluci6n ajustada y se disolvieron, y despues se aiadi6 acido sulfurico al 95% para llevar el pH a 1,0 a una temperatura de 30°C. 0bservese que el sulfato ferroso

20 utilizado era sulfato ferroso reactivo extra puro. Posteriormente, la soluci6n se calent6 hasta 95°C, se comenz6 a inyectar oxigeno gaseoso a raz6n de 950 cc/min utilizando un tubo de vidrio desde la parte inferior del vaso de precipitados de 2 litros, se indujo una reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura durante 7 horas bajo mezclado energico para obtener una mezcla gas-liquido, y se produjeron cristales de escorodita.

El porcentaje de conversi6n de arsenico en la soluci6n a escorodita mediante la reacci6n de oxidaci6n a alta

25 temperatura, la composici6n de la escorodita generada, y el resultado del ensayo de disoluci6n de conformidad con la Nota 13 de la Agencia de Medioambiente de Jap6n se muestran en la Tabla 6.

Ademas, los resultados de la difracci6n de rayos X de la escorodita se muestran en la Fig. 2.

[Tabla 6]

Porcentaje de precipitaci6n de As (nota 1 )

Escorodita

Contenido de agua (%)

Composici6n (%) Valor de eluci6n (mg/l)

(%)

As Fe As (nota 2) Pb Cd Hg Se

98,0

10,3 31,5 24,7 <0,01 <0,01 <0,1 <0,005 <0,1

(nota 1) Porcentaje de precipitaci6n de As: porcentaje de conversi6n de arsenico en la soluci6n a escorodita (nota 2) Valor de eluci6n de As de conformidad con la Nota 13 de la Agencia de Medioambiente de Jap6n 5 A partir de los resultados de la Tabla 6 y la Fig. 2, puede confirmarse que la escorodita de este ejemplo consiste en cristales estables que son facilmente filtrables con casi ninguna eluci6n de arsenico. (Ejemplo 2)

1. Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico Se midieron 503 gramos humedos del mismo tipo de residuo de sulfuro que en el Ejemplo 1. Se muestra una

10 composici6n del residuo de sulfuro en la Tabla 7. [Tabla 7]

Elemento

As S Cu Pb Zn Sb Bi Cd Hg Contenido de agua

(%)

(%)

(%)

(%)

(% (%) (%) (%) (ppm)

(%)

Contenido

26,10 30,92 28,20 0,98 0,27 0,40 0,86 0,15 9 42

2. Etapa de lixiviaci6n

(a) Etapa de lixiviaci6n temprana

15 El residuo de sulfuro obtenido se coloc6 en un vaso de precipitados de 2 litros, y se aiadi6 agua pura para reempastar, para obtener de ese modo un volumen de 1,6 litros. El residuo de sulfuro en forma de pasta se calent6 mientras se mezclaba suavemente hasta una temperatura de 90°C. Posteriormente, se aiadi6 una soluci6n de hidr6xido de sodio de una concentraci6n de 500 g/l y se ajust6 el pH hasta 4,1. Despues, se inici6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso inyectando oxigeno gaseoso a raz6n de 800 cc/min utilizando un tubo de vidrio desde la parte

20 inferior del vaso de precipitados. Mientras se mezclaba energicamente, se continu6 la adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio y se realiz6 la lixiviaci6n manteniendo el pH en 4,1. La cantidad aiadida de la soluci6n de hidr6xido de sodio de concentraci6n 500 g/l fue de 76 cc.

(b) Ultima etapa de lixiviaci6n

En el punto de 6 minutos despues del comienzo de la lixiviaci6n, se finaliz6 el mantenimiento del pH (se finaliz6 la

25 adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio). Mientras ademas se continuaba la inyecci6n de oxigeno gaseoso, se realiz6 la lixiviaci6n hasta 130 minutos despues del comienzo de la lixiviaci6n, y la lixiviaci6n se finaliz6 en este punto. El pH al finalizar la lixiviaci6n era 2,33 a 90°C. La composici6n de la soluci6n de lixiviaci6n obtenida se muestra en la Tabla 8, y la composici6n del residuo de lixiviaci6n obtenido (lavado con agua) se muestra en la Tabla

9. El grado de lixiviaci6n del arsenico fue 90,8%.

30 [Tabla 8]

Elemento

As Na S Cu Pb Zn Sb Bi Cd

(g/l)

(g/l)

(g/l)

(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

Contenido

95,8 16,5 11,8 <1 11 590 146 <1 193

[Tabla 9]

Elemento

As Cu S

(%)

(%)

(%)

Contenido

3,9 38,8 49,9

3. Etapa de ajuste de liquido

Se colocaron 900 cc de la soluci6n de lixiviaci6n en un vaso de precipitados de 1 litro y se calentaron. Se aiadieron

5 44,1 g de H202 con una concentraci6n del 30% durante 12 minutos comenzando desde el momento en que la temperatura de la soluci6n de lixiviaci6n alcanz6 los 40°C. El potencial redox de la soluci6n de lixiviaci6n cuando se finaliz6 la adici6n de per6xido de hidr6geno era 589 mV (Vs. Ag/AgCl) a 78°C. El calentamiento de la soluci6n de lixiviaci6n se continu6 hasta 80°C. 0bservese que el mezclado se realiz6 hasta el punto en el que el aire no se mezclaba. Los cambios en la temperatura, pH y potencial redox de la soluci6n en la reacci6n se muestran en la

10 Tabla 10.

La reacci6n se finaliz6 cuando el potencial redox de la soluci6n alcanz6 el valor de 420 mV, y se obtuvo la soluci6n ajustada.

[Tabla 10]

Tiempo transcurrido (min)

0 (comienzo) 5 15 30 60 82 (finalizaci6n)

Temperatura de la soluci6n (°C)

80,0 81,3 79,9 80,2 80,1 80,4

pH

1,78 1,78 1,79 1,79 1,78 1,77

Potencial redox (mV)

616 623 622 609 504 420

15 La soluci6n ajustada se enfri6 hasta 55°C, y se aiadieron 1,8 g de cobre en polvo. El tiempo de adici6n del cobre en polvo se fij6 como el comienzo de la reacci6n del proceso de deshidroperoxidaci6n.

Como cobre en polvo se utiliz6 cobre en polvo reactivo extra puro. La reacci6n se finaliz6 en un corto periodo de tiempo, y se obtuvo la soluci6n ajustada.

En este ejemplo, la cantidad de Cu consumido en la reacci6n, es decir, la concentraci6n de Cu en la soluci6n 20 ajustada despues de la finalizaci6n de la reacci6n, era 153 mg/l.

Los cambios en la temperatura de la soluci6n, pH y potencial redox de la soluci6n ajustada desde el comienzo hasta el final de la reacci6n del proceso de deshidroperoxidaci6n se muestran en la Tabla 11.

[Tabla 11]

Tiempo transcurrido (min)

0 (inmediatamente antes de aiadir cobre en polvo) 1 (despues de aiadir cobre en polvo) 2 3 4 (finalizaci6n)

Temperatura de la soluci6n (.C)

56,1 56,6 56,3 55,8 55,6

pH

1,55 1,56 1,56 1,56 1,55

Potencial redox (mV)

425 156 130 98 76

25 4. Etapa de cristalizaci6n

La soluci6n ajustada se diluy6 con agua pura, y la concentraci6n de arsenico se ajust6 hasta 45 g/l. Se transfirieron 800 cc de la soluci6n ajustada a un vaso de precipitados de 2 litros, y se aiadi6 acido sulfurico al 95% para llevar el pH a 1,15. Se transfirieron 200 g de sulfato ferroso (FeS0/ 7H20) que es sal ferrosa (Fe2+) con un numero de moles de 1,5 veces el numero de moles del arsenico contenido en la soluci6n ajustada y se disolvieron, y

despues se aiadi6 acido sulfurico al 95% para llevar el pH a 1,0 a una temperatura de 30°C. 0bservese que el sulfato ferroso utilizado era sulfato ferroso reactivo extra puro.

Posteriormente, la soluci6n se calent6 hasta 95°C, se comenz6 a inyectar oxigeno gaseoso a raz6n de 950 cc/min utilizando un tubo de vidrio desde la parte inferior del vaso de precipitados de 2 litros, se indujo una reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura durante 7 horas bajo mezclado energico para obtener una mezcla gas-liquido, y se produjeron cristales de escorodita.

El porcentaje de conversi6n de arsenico en la soluci6n a escorodita mediante la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura, la composici6n de la escorodita generada y el resultado del ensayo de disoluci6n de conformidad con la Nota 13 de la Agencia de Medioambiente de Jap6n se muestran en la Tabla 12.

[Tabla 12]

Porcentaje de precipitaci6n de As (nota 1 )

Escorodita

Contenido de agua (%)

Composici6n (%) Valor de eluci6n (mg/l)

(%)

As Fe As (nota 2) Pb Cd Hg Se

97,2

7,5 31,1 25,5 <0,01 <0,01 <0,01 <0,005 <0,1

(nota 1) Porcentaje de precipitaci6n de As: porcentaje de conversi6n de arsenico en la soluci6n a escorodita

(nota 2) Valor de eluci6n de As de conformidad con la Nota 13 de la Agencia de Medioambiente de Jap6n

A partir de los resultados de la Tabla 12, puede confirmarse que la escorodita de este ejemplo consiste en cristales estables que son facilmente filtrables con casi ninguna eluci6n de arsenico.

(Ejemplo 3)

1. Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico

En el Ejemplo 3 y el Ejemplo Comparativo 1 descritos mas abajo, para determinar el efecto de la presente invenci6n que lleva a cabo la etapa de lixiviaci6n mediante la antes mencionada etapa de lixiviaci6n temprana y la ultima etapa de lixiviaci6n, se examin6 la diferencia entre el caso en el que la etapa de lixiviaci6n se compone de la etapa de lixiviaci6n temprana y la ultima etapa de lixiviaci6n y el caso en el que la etapa de lixiviaci6n se compone solamente de una etapa utilizando el mismo sulfuro de fundici6n.

Se colocaron 730 gramos humedos de sulfuro de fundici6n en un vaso de precipitados de 2 litros, y se aiadi6 agua pura para reempastar, para obtener de ese modo un volumen de 6 litros. La composici6n del sulfuro de fundici6n se muestra en la Tabla 13.

[Tabla 13]

Elemento

As S Cu Pb Zn Sb Bi Cd Hg Contenido de agua

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(ppm)

(%)

Contenido

27,74 25,23 23,60 0,75 1,18 0,95 0,87 0,38 69 63

2. Etapa de lixiviaci6n

(a) Etapa de lixiviaci6n temprana

El sulfuro de fundici6n en forma de pasta se calent6 mientras se mezclaba suavemente hasta una temperatura de 90°C.

Posteriormente, se aiadi6 una soluci6n de hidr6xido de sodio de una concentraci6n de 500 g/l y el pH se ajust6 hasta 6. Despues, se inici6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso inyectando oxigeno gaseoso a raz6n de 800 cc/min desde la parte inferior del vaso de precipitados. Mientras se mezclaba energicamente, se continu6 la adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio y se realiz6 la lixiviaci6n manteniendo el pH en6.

(b) Ultima etapa de lixiviaci6n En el punto de 193 minutos despues del inicio de la lixiviaci6n, se finaliz6 el mantenimiento del pH (finaliz6 la adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio).

Mientras ademas se continuaba la inyecci6n de oxigeno gaseoso, se realiz6 la lixiviaci6n hasta 210 minutos despues del inicio de la lixiviaci6n, y la lixiviaci6n se finaliz6 en este punto. El pH en la finalizaci6n de la lixiviaci6n era 3,49 5 (90°C).

La cantidad de soluci6n de hidr6xido de sodio de 500 g/l de concentraci6n utilizada en la lixiviaci6n fue de 62 cc. La composici6n del residuo de lixiviaci6n obtenido (lavado con agua) se muestra en la Tabla 14. El grado de lixiviaci6n de arsenico fue 92,7%. Ademas, la composici6n de la soluci6n de lixiviaci6n obtenida se muestra en la Tabla 15, y los detalles de los valores del analisis de S se muestran en la Tabla 16.

10 [Tabla 14]

Elemento

As Cu S

(%)

(%)

(%)

Contenido

3,02 32,50 46,41

[Tabla 15]

Elemento

As Na S Cu Pb Zn Sb Bi Cd

(g/l)

(g/l)

(g/l)

(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

Contenido

48,4 11,8 4,0 <1 5 456 133 <1 93

[Tabla 16]

Azufre

Azufre total S0/ 2- Distinto de S0/ 2

(g/l)

(g/l)

(g/l)

Contenido

4,0 4,0 -

3.

Etapa de ajuste de liquido

Este ejemplo tiene como objeto la comparaci6n con el Ejemplo Comparativo 1 descrito mas abajo, y por ello la etapa de ajuste de liquido no se realiz6.

4.

Etapa de cristalizaci6n

20 La soluci6n de lixiviaci6n obtenida en la etapa de lixiviaci6n anterior se diluy6 con agua pura, y la concentraci6n de arsenico se ajust6 hasta 45 g/l. Se transfirieron 800 cc de la soluci6n diluida a un vaso de precipitados de 2 litros, y se utiliz6 acido sulfurico al 95% para llevar el pH a 1,15. Se transfirieron 200 g de sulfato ferroso reactivo extra puro (FeS0/⋅7H20) y se disolvieron, y despues se aiadi6 acido sulfurico al 95% para llevar el pH a 1,0 a una temperatura de 30°C. El numero de moles de sal ferrosa (Fe2+) aiadida aqui fue 1,5 veces el numero de moles del arsenico

25 contenido.

Posteriormente, la soluci6n en la que se disolvi6 el sulfato ferroso se calent6 hasta 95°C, se comenz6 a inyectar oxigeno gaseoso a raz6n de 950 cc/min utilizando un tubo de vidrio desde la parte inferior del vaso de precipitados, y se indujo una reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura durante 7 horas bajo mezclado energico para obtener una mezcla gas-liquido.

30 Como resultado de la difracci6n de rayos X, se confirm6 que la escorodita generada como resultado de la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura era la misma escorodita que se muestra en la Fig. 2.

Los cristales de escorodita generados tuvieron excelente sedimentaci6n y propiedades de filtrado, y tambien el valor de eluci6n de As fue 0,26 mg/l, que satisface el valor de regulaci6n (< 0,3 mg/l). Se cree que el motivo por el cual el valor de eluci6n de As fue 0,26 mg/I, aunque aun dentro del valor de regulaci6n, es el bajo indice de precipitaci6n del

35 arsenico en la etapa de cristalizaci6n, es decir, la alta concentraci6n de arsenico trivalente en la soluci6n.

El porcentaje de conversi6n del arsenico en la soluci6n en escorodita por reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura, y

el contenido de agua y el valor de eluci6n del arsenico de la escorodita generada se muestran en la Tabla 20.

(Ejemplo Comparativo 1)

1. Intermediarios de fundici6n no ferrosos que contienen arsenico

5 De la misma manera que en el Ejemplo 3, se colocaron 730 gramos humedos del sulfuro de fundici6n que se muestra en la Tabla 13 en un vaso de precipitados de 2 litros, y se aiadi6 agua pura para reempastar, para obtener de ese modo un volumen de 1,6 litros.

2. Etapa de lixiviaci6n

El sulfuro de fundici6n en forma de pasta se calent6 mientras se mezclaba suavemente hasta una temperatura de

10 90°C. En el Ejemplo Comparativo 1, se aiadi6 una soluci6n de hidr6xido de sodio de una concentraci6n de 500 g/l y el pH se ajust6 hasta 7. Despues, se comenz6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso inyectando oxigeno gaseoso a raz6n de 800 cc/min utilizando un tubo de vidrio desde la parte inferior del vaso de precipitados. Mientras se mezclaba energicamente, se realiz6 la lixiviaci6n durante 225 minutos, manteniendo el pH en 7 mediante la adici6n de la soluci6n de hidr6xido de sodio.

15 La cantidad de soluci6n de hidr6xido de sodio de 500 g/l de concentraci6n utilizada fue 188 cc. La composici6n del residuo de lixiviaci6n obtenido (lavado con agua) se muestra en la Tabla 17. El grado de lixiviaci6n del arsenico fue del 91,2%. Ademas, la composici6n de la soluci6n de lixiviaci6n obtenida se muestra en la Tabla 18, y los detalles de los valores de analisis de S se muestran en la Tabla 19.

[Tabla 17]

Elemento

As Cu S

(%)

(%)

(%)

Contenido

3,15 35,80 45,09

[Tabla 18]

Elemento

As Na S Cu Pb Zn Sb Bi Cd

(g/l)

(g/l)

(g/l)

(mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I)

Contenido

44,9 30,4 15,2 2 122 63 487 118 8

[Tabla 19]

Azufre

Azufre total S04 2- Distinto de S04 2

(g/l)

(g/l)

(g/l)

Contenido

15,2 13,3 1,9

25 3. Etapa de ajuste de liquido La etapa de ajuste de liquido no se realiz6.

4. Etapa de cristalizaci6n Se realiz6 la misma etapa de cristalizaci6n que en el Ejemplo 3 antes mencionado. Los cristales generados por la reacci6n de oxidaci6n a alta temperatura se determinaron como escorodita como

30 resultado de la difracci6n de rayos X.

Los cristales de escorodita generados no tuvieron sedimentaci6n y escasa filtrabilidad. El valor de eluci6n del As fue de 28 mg/l, que no satisface el valor de regulaci6n (< 0,3 mg/l), y el contenido de agua fue tan alto como 69%. El porcentaje de conversi6n del arsenico en la soluci6n a escorodita mediante la reacci6n de oxidaci6n a alta

temperatura, y el contenido de agua y el valor de eluci6n del arsenico de la escorodita generada se muestran en la

Tabla 20.

[Tabla 20]

Porcentaje de precipitaci6n de As (nota 1 )

Escorodita

Contenido de agua (%)

Valor de eluci6n (mg/l)

(%)

(%)

(mg/l)

Ejemplo 3

60 13 0,26

Ejemplo Comparativo 1

86 69 28

(nota 1) Porcentaje de precipitaci6n de As: porcentaje de conversi6n de arsenico en la soluci6n a escorodita (nota 2) Valor de eluci6n del As de conformidad con la Nota 13 de la Agencia de Medioambiente de Jap6n

Segunda realizaci6n (no es parte de la invenci6n reivindicada)

De acuerdo con la investigaci6n de los presentes inventores, el metodo de oxidaci6n anterior utilizando per6xido de hidr6geno (H202) logra aproximadamente 100% de oxidaci6n del arsenico trivalente mediante la aceleraci6n de la velocidad de oxidaci6n del arsenico trivalente y provocando la reacci6n a una alta temperatura de la soluci6n. Sin embargo, el per6xido de hidr6geno es un agente costoso.

Por otra parte, el metodo de oxidaci6n que utiliza ozono (03) logra aproximadamente 100% de la oxidaci6n del arsenico trivalente en un corto periodo de tiempo, independientemente de la temperatura de la soluci6n. Sin embargo, ese metodo de oxidaci6n tiene los siguientes problemas.

El propio equipo generador de ozono posee altos costos. Ademas, el ozono tiene fuerte poder oxidante, de manera que es necesario mejorar la especificaci6n de los equipos perifericos. Esto da lugar a costos extremadamente altos para el sistema en general.

Debido a que el ozono es peligroso para los seres humanos, se necesita una instalaci6n auxiliar para recolectar y detoxificar el ozono que es liberado a la atm6sfera sin reaccionar. .

El ozono es mas facil de disolver en agua que el oxigeno gaseoso, y la soluci6n despues de la reacci6n tiene un olor agrio peculiar. Para resolver este problema, es necesario un proceso para eliminar el ozono disuelto en una etapa posterior.

Al mismo tiempo, esta claro que el metodo para aiadir cobre metalico en polvo o similar como catalizador tiene los siguientes problemas.

1) En el caso en que la soluci6n a ser tratada tenga una baja concentraci6n de arsenico (por ejemplo, aproximadamente 3 g/l), el grado de oxidaci6n del arsenico es aproximadamente 100%. Sin embargo, en el caso en que la soluci6n a ser tratada tenga una alta concentraci6n de arsenico (por ejemplo, 60 a 70 g/l), el grado de oxidaci6n del arsenico cae hasta aproximadamente 79%.

2) Cuando el cobre metalico (Cu0) se convierte en iones cobre (Cu2+), la transformaci6n del arsenico trivalente en arsenico pentavalente se ve afectada. Ademas, al momento de este cambio, al menos se requiere el numero de moles de cobre metalico equivalente al arsenico trivalente. Ademas, se confirman los mismos efectos que en el cobre metalico aun en un compuesto de cobre escasamente soluble en agua (Cu20, CuS). Como resultado, es necesaria una gran cantidad de agente (fuente de cobre) al procesar acido arsenioso como compuesto de arsenico trivalente.

3) Segun se explica en el punto 2) anterior, este metodo utiliza una gran cantidad de fuente de cobre al procesar acido arsenioso (arsenico trivalente). Como resultado, varias decenas de g/l de iones cobre permanecen en soluci6n despues de la reacci6n. Por consiguiente, es necesario un proceso para recuperar cobre de la soluci6n despues de la reacci6n, lo que causa un incremento en los costos de recuperaci6n del cobre.

4) Esta reacci6n se lleva a cabo en soluci6n acida (por ejemplo, el pH es 0 y el valor de FA (acido libre) es 130 g/l), de manera que una gran cantidad de contenido de acido permanece en soluci6n despues de la reacci6n. Para producir un compuesto de arsenico pentavalente en base a la soluci6n despues de la reacci6n, se necesita una gran

cantidad de alcali. Este es un problema inevitable ya que este metodo requiere disolver cobre metalico en polvo y/o un compuesto de cobre escasamente soluble en agua, es decir, el contenido de acido es esencial para este metodo.

De aqui en adelante, con respecto a una segunda realizaci6n, se describiran detalladamente en orden los puntos: 1. 0bjeto del procesamiento; 2. Reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente; 3. pH del arsenico trivalente al comienzo de la reacci6n de oxidaci6n; 4. pH del arsenico trivalente al finalizar la reacci6n de oxidaci6n; ylos Ejemplos 4 a 8 y Ejemplos Comparativos 2 a 6, haciendo referencia al mismo tiempo al diagrama de flujo que se muestra en la Fig. 3, y ademas se describira el punto 5. Modelo de reacci6n de oxidaci6n de arsenico trivalente concebido por los presentes inventores.

De acuerdo con esta realizaci6n, al utilizar materiales que pueden obtenerse facilmente en hornos de fundici6n de materiales no ferrosos, el arsenico trivalente puede oxidarse a arsenico pentavalente con una proporci6n de oxidaci6n del 99% o mayor con bajos costos de operaci6n y bajos costos de equipo.

1. 0bjeto del procesamiento

Esta realizaci6n es un metodo de procesamiento 6ptimo para producir una soluci6n de arsenico altamente concentrada.

En otras palabras, de acuerdo con esta realizaci6n, el arsenico trivalente de baja solubilidad puede oxidarse facilmente a arsenico pentavalente de elevada solubilidad. Por consiguiente, al utilizar tri6xido de diarsenico <1>, que es s6lido, como fuente de arsenico trivalente, el tri6xido de diarsenico se disuelve simultaneamente con la oxidaci6n de arsenico trivalente a arsenico pentavalente, lo que asegura el suministro oportuno de arsenico trivalente. Como resultado, puede producirse facilmente una soluci6n de arsenico pentavalente de una concentraci6n tan alta como varias decenas de g/l, es decir, una soluci6n concentrada de acido arsenico.

2. Reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente

Para obtener esta realizaci6n referida a la etapa de oxidaci6n <4>, los presentes inventores investigaron la etapa para oxidar arsenico trivalente mediante oxigeno gaseoso, utilizando cobre como catalizador de oxidaci6n para el arsenico.

Varios puntos que se someten a investigaci6n se proporcionan a continuaci6n.

1) Utilizar solamente iones cobre como catalizador de oxidaci6n (correspondiente a los Ejemplos Comparativos 3 y 4 descritos mas adelante).

2) Utilizar solamente sulfuro de cobre como catalizador de oxidaci6n (correspondiente al Ejemplo Comparativo 5 descrito mas adelante).

3) Utilizar los dos tipos de catalizadores de oxidaci6n de sulfuro de cobre e iones cobre conjuntamente (correspondiente al Ejemplo Comparativo 6 descrito mas adelante).

4) Utilizar los tres tipos de catalizadores de oxidaci6n, es decir sulfuro de cobre, iones cobre, y un compuesto pentavalente de arsenico y cobre conjuntamente (correspondiente a los Ejemplos 4 a 6 descritos mas adelante),

Como resultado de la investigaci6n anterior, se observaron los efectos del catalizador de oxidaci6n de cobre en todos los puntos 1) a 4), Sin embargo, se descubri6 que el punto 4) tiene mejoras dramaticas en los efectos del catalizador de oxidaci6n de cobre en comparaci6n con los puntos 1) a 3), en terminos de velocidad de oxidaci6n y grado de oxidaci6n.

En base a este descubrimiento, se decidi6 utilizar conjuntamente sulfuro de cobre, iones cobre y un compuesto pentavalente de arsenico y cobre (arseniato de cobre) como catalizadores de oxidaci6n.

De aqui en adelante, se describiran en detalle (a) fuente de sulfuro de cobre, (b) fuente de iones cobre, (c) compuesto pentavalente de arsenico y cobre (arseniato de cobre), (d) temperatura de reacci6n, y (e) tipo de gas de inyecci6n y cantidad de inyecci6n.

(a) Fuente de sulfuro de cobre

Pueden utilizarse sulfuro de cobre s6lido, sulfuro de cobre en polvo y similares como fuente de sulfuro de cobre <2>. Ademas, el estado en polvo es preferente desde la perspectiva de asegurar reactividad. Ademas, el sulfuro de cobre puede clasificarse principalmente en las dos composiciones de CuS y Cu2S (tambien existe Cu9S5, que es una composici6n en la que una porci6n del cobre de la celda unitaria del cristal es imperfecta). En esta realizaci6n, cualquiera de ellos es efectivo, y tambien es posible una mezcla de los mismos. Ademas, la fuente de sulfuro de cobre es preferentemente sulfuro de cobre tan puro como sea posible (sulfuro de cobre de alta pureza con minimas impurezas). Esto se debe a que la contaminaci6n con As2S3, ZnS, PbS, CdS y similares puede evitarse utilizando sulfuro de cobre de alta pureza.

Si se produce contaminaci6n con As2S3, ZnS, PbS, CdS y similares, ocurren las siguientes reacciones. Como resultado, se dificulta el suministro de iones cobre necesario para la reacci6n de oxidaci6n de arsenico trivalente (Ecuaciones 20 a 23).

Ademas, con respecto al As2S3, es decir, sulfuro de arsenico, aun cuando se aiadan iones cobre en forma consciente, se produce la siguiente reacci6n, que no solamente dificulta el mantenimiento de una concentraci6n 6ptima de iones cobre, sino tambien provoca la reacci6n de evoluci6n de iones hidr6geno (H+). Cuando se generan iones hidr6geno (H+), el pH del sistema de reacci6n cae. Esto hace dificil mantener la reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente de conformidad con la invenci6n y hace dificil oxidar el arsenico trivalente.

Cu2+ + 1/3As2S3 + 4/3H20 = CuS + 2/3HAs02 + 2H+ (Ecuaci6n 20)

Cu2+ + ZnS =CuS + Zn2+ (Ecuaci6n 21)

Cu2+ + PbS = CuS + Pb2+ (Ecuaci6n 22)

Cu2++ CdS =CuS + Cd2+(Ecuaci6n 23)

Considerese el caso en el que el sulfuro de cobre recuperado como intermediario de fundici6n seutiliza como fuente de sulfuro de cobre <2>. El sulfuro de cobre recuperado contiene cantidades sustanciales de los antes mencionados As2S3, ZnS, PbS, CdS y similares. Por consiguiente, no es preferente utilizar el sulfuro de cobre recuperado como intermediario de fundici6n directamente como fuente de sulfuro de cobre <2>. Sin embargo, el sulfuro de cobre recuperado puede utilizarse si los sulfuros antes mencionados son eliminados previamente mediante una reacci6n de descomposici6n o similar para incrementar de ese modo la pureza como sulfuro de cobre.

En los hornos de fundici6n de cobre, puede producirse facilmente sulfuro de cobre de alta pureza apropiado para la presente invenci6n de acuerdo con el siguiente metodo.

(1)

Se disuelve cobre electrolitico (Cu = 10 a 30 g/l) mediante aireaci6n mientras se calienta al mismo tiempo en condiciones acidas de sulfito (FA (acido libre) = 50 a 300 g/L), para obtener una soluci6n de cobre.

(2)

La soluci6n de cobre obtenida se hace reaccionar con un agente sulfurante tal como NaSH o H2S a una temperatura de 50°C o mayor, para recuperar sulfuro de cobre.

(3)

El sulfuro de cobre recuperado se lava con agua para eliminar el contenido de acido adherido.

El sulfuro de cobre despues de la limpieza con agua tiene pocas impurezas, y es apropiado para la presente invenci6n en cualquier condici6n, ya sea condici6n seca o condici6n humeda.

(b)

Fuente de iones cobre

Puede utilizarse una sustancia que se convierta en iones cobre en la soluci6n a ser tratada como fuente de iones cobre <3>. Por ejemplo, el sulfuro de cobre es preferente, ya que es s6lido a temperaturas ordinarias, pero se disuelve en agua e inmediatamente se convierte en iones cobre. Aunque tambien pueden utilizarse cobre metalico o cobre metalico en polvo, es necesario esperar la disoluci6n para que se ionice.

(c)

Compuesto pentavalente de arsenico y cobre (arseniato de cobre)

El arseniato de cobre esta disponible como compuesto pentavalente de arsenico y cobre de acuerdo con la presente invenci6n. El arseniato de cobre tiene un producto de solubilidad comparable con el arseniato de hierro (FeAs04), y es un compuesto de arsenico pentavalente que se forma facilmente en la regi6n entre debilmente acida y neutra.

En esta realizaci6n, se aiade sulfuro de cobre a la soluci6n que contiene arsenico trivalente, fijando el valor de pH inicial en 2 o mas, y se comienza la reacci6n de oxidaci6n. De ese modo, la oxidaci6n del arsenico trivalente a arsenico pentavalente y el suministro de iones cobre mediante la disoluci6n del sulfuro de cobre se producen simultaneamente en la superficie del sulfuro de cobre aiadido, y por consiguiente se considera que la generaci6n de arseniato de cobre se produce instantaneamente. Cuando se completa la reacci6n, la soluci6n se transfiere naturalmente a la regi6n debilmente acida. En este momento, sin embargo, el arsenico pentavalente y los iones cobre estan ambos concentrados en el orden de los g/l. Debido a esta concentraci6n, la capacidad generativa del arseniato de cobre no decaera.

En este punto, a menos que el pH de la soluci6n caiga por debajo de 1 en el estado acido, la capacidad de formaci6n del arseniato de cobre no se reducira significativamente. Por consiguiente, es preferente controlar el pH.

(d) Temperatura de reacci6n

La oxidaci6n del arsenico preferentemente se lleva a cabo a una mayor temperatura de la soluci6n. Especificamente, se requiere una temperatura de 50°C o mayor para el avance de la oxidaci6n del arsenico. La soluci6n se calienta <5> hasta 70 a 90°C y preferentemente a aproximadamente 80°C, en consideraci6n de la

operaci6n real y en base a premisas tales como la calidad de material del tanque de reacci6n y la operaci6n de filtrado despues de la reacci6n.

(e) Tipo de gas de inyecci6n y cantidad de inyecci6n

La reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente es posible aun cuando el gas de inyecci6n <6> sea aire. Sin embargo, cuando se utiliza oxigeno gaseoso o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno gaseoso como gas de inyecci6n <6>, la velocidad de oxidaci6n se mantiene aun en el intervalo en el que la concentraci6n de arsenico en la soluci6n es baja, y la capacidad de inyecci6n (gas) disminuye. Como resultado, se reduce la perdida de calor asociada con ello, y el mantenimiento de la temperatura de reacci6n se facilita. Por consiguiente, es preferente utilizar oxigeno gaseoso o una mezcla gaseosa de oxigeno gaseoso y aire como gas de inyecci6n <6>, en terminos de la velocidad de oxidaci6n y el mantenimiento de la temperatura de reacci6n.

Con respecto a la cantidad de inyecci6n por unidad de tiempo del gas de inyecci6n <6>, su valor 6ptimo cambia dependiendo del estado del mezclado gas-liquido en el tanque de reacci6n. Por ejemplo, al utilizar un equipo de generaci6n de burbujas microsc6picas y similares, la eficiencia de oxidaci6n ademas puede mejorarse, y la cantidad de inyecci6n puede reducirse.

Por consiguiente, al momento de la operaci6n real, es importante encontrar el valor 6ptimo en consideraci6n del estado del mezclado gas-liquido, el metodo de inyecci6n del oxigeno gaseoso y similares.

3. pH del arsenico trivalente al comienzo de la reacci6n de oxidaci6n

Se cree que una ecuaci6n basica de la reacci6n de oxidaci6n de arsenico trivalente de acuerdo con la presente invenci6n es la siguiente.

As203 + H20 = 2HAs02(Ecuaci6n 24)

Reacci6n en la que el tri6xido de diarsenico se disuelve en agua como acido arsenioso (arsenico trivalente).

-

2HAs02 + 02 + 2H20 = 2H2As04 + 2H+ (Ecuaci6n 25)

Reacci6n en la que el acido arsenioso (arsenico trivalente) se oxida.

2HAs02 + 02 + 2H20 = 2H3As04 (Ecuaci6n 26)

Reacci6n en la que el acido arsenioso (arsenico trivalente) se oxida.

Como en los Ejemplos descritos mas adelante, en el caso de la soluci6n concentrada cuya concentraci6n de acido arsenioso al momento de la completa disoluci6n de arsenico es 40 g/l o mas, la solubilidad del acido arsenioso es pequeia, y por consiguiente el tri6xido de diarsenico no se disuelve totalmente en la etapa inicial.

En el caso de la soluci6n concentrada de arsenico, simultaneamente con la oxidaci6n del acido arsenioso para dar arseniato de elevada solubilidad de acuerdo con la (Ecuaci6n 25) y la (Ecuaci6n 26) y la reducci6n de la concentraci6n de acido arsenioso, se cree que continua la reacci6n en la que se aiade acido arsenioso en el sistema. En otras palabras, se cree que el tri6xido de diarsenico s6lido se disuelve mientras esta suspendido en la etapa inicial de la reacci6n (Ecuaci6n 24).

En este punto, se cree que la oxidaci6n del acido arsenioso para dar arseniato es de acuerdo con la (Ecuaci6n 23) y la (Ecuaci6n 26).

En la reacci6n de oxidaci6n del acido arsenioso para dar arseniato, el comportamiento en el que el pH de la soluci6n disminuye rapidamente hasta aproximadamente 2 se muestra en los 30 minutos iniciales. A partir de este comportamiento, puede estimarse que la oxidaci6n principalmente continua de acuerdo con la (Ecuaci6n 25) en la regi6n neutra en la que el pH es 2 o mayor. Mientras tanto, la reducci6n del pH se vuelve gradual en los 30 minutos posteriores, y asi puede estimarse que la reacci6n principalmente continua de acuerdo con la (Ecuaci6n 26).

En vista de lo anterior, puede entenderse que la eficiente oxidaci6n del arsenico trivalente y el control del pH al finalizar la reacci6n hasta el estado debilmente acido puede lograrse fijando el pH al comienzo de la reacci6n de oxidaci6n (cuando comienza la inyecci6n de aire y/u oxigeno gaseoso) en 2 o mas.

4. pH del arseniato trivalente al finalizar la reacci6n de oxidaci6n

En esta realizaci6n, el pH del arseniato trivalente al finalizar la reacci6n de oxidaci6n (cuando se interrumpe la inyecci6n de aire y/u oxigeno gaseoso) estaba por debajo de 2 y mas especificamente aproximadamente 1,8 en todos los casos, segun se muestra mediante los resultados de los Ejemplos 4 a 8 descritos mas adelante.

Este pH de aproximadamente 1,8 es un pH preferente para producir un compuesto de arsenico pentavalente (la concentraci6n de acido esta en un nivel adecuado). Esto se debe a que el intervalo de pH 6ptimo para producir arseniato de hierro, que es un compuesto de arsenico pentavalente, es pH = 3,5 a 4,5, y asi puede reducirse el

agente neutralizante consumido para neutralizar el contenido de acido.

Por otra parte, en la producci6n de escorodita (FeAs04 . 2H20), la soluci6n de arsenico pentavalente cuyo pH es aproximadamente 1 se utiliza como soluci6n madre, y por consiguiente el pH puede ajustarse mediante la adici6n de una pequeia cantidad de agente neutralizante inverso (por ejemplo, acido sulfurico). Ademas, el pH al finalizar la reacci6n es preferentemente no menor que 1 y esta por debajo de 2, aunque los detalles se describiran en el Ejemplo 8 mas abajo.

Se cree que el pH al finalizar la reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente (cuando se interrumpe la inyecci6n de aire y/u oxigeno) que esta por debajo de 2 y es de especificamente aproximadamente 1,8 se obtiene de la anterior (Ecuaci6n 24) a (Ecuaci6n 26).

Primero, de acuerdo con la (Ecuaci6n 24), el tri6xido de diarsenico se disuelve en agua como acido arsenioso (arsenico trivalente). Ademas, esto no se limita al caso en el que la materia prima de partida es tri6xido de diarsenico s6lido, sino tambien se aplica al caso de la soluci6n acuosa en la que el tri6xido de arsenico ya se ha disuelto como acido arsenioso (por consiguiente, se cree que la presente invenci6n es aplicable al tratamiento de desag�es comunes).

El producto obtenido en la etapa de oxidaci6n anterior <4> se separa en la filtraci6n <7> en filtrado <8> y residuo de filtrado <9>. En la filtraci6n <7>, puede aplicarse un metodo de filtraci6n adecuado tal como un filtro prensa. Esto se debe a que, aunque se genera un compuesto pentavalente de arsenico y cobre en la etapa de oxidaci6n anterior <4>, no existe ningun problema de filtrabilidad tal como aumento de la viscosidad.

El filtrado obtenido <7> es una soluci6n de arseniato que tiene un pH de aproximadamente1,8 segun se menciona mas arriba. Debido a que el pH de aproximadamente 1,8 es preferente para producir compuestos de arsenico pentavalente, un compuesto de arsenico pentavalente puede producirse a partir del filtrado <7> con bajos costos y alta productividad.

Por otra parte, el residuo de filtrado <9> es una mezcla de sulfuro de cobre y un compuesto de arsenico pentavalente y cobre, y por consiguiente puede utilizarse repetidamente tal como se encuentra como catalizador de oxidaci6n. Cuando se utiliza repetidamente, puede esperarse que el efecto catalizador se incremente mediante la nueva adici6n de sulfuro de cobre de una cantidad equivalente al sulfuro de cobre parcialmente disuelto.

5. Modelo del mecanismo de reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente

El catalizador ternario compuesto por sulfuro de cobre, iones cobre y un compuesto pentavalente de arsenico y cobre de conformidad con la presente invenci6n tiene alta tasa de oxidaci6n y una alta velocidad de oxidaci6n. Se cree que los efectos cataliticos de la oxidaci6n exhibidos por este catalizador ternario derivan de la reacci6n similar a la bateria causada por el contacto de cada tipo de i6n sobre la superficie del sulfuro de cobre.

Por ejemplo, considerese el modelo del mecanismo de reacci6n de oxidaci6n utilizando la regi6n de aproximadamente pH = 2 como ejemplo.

Primero, la sustituci6n de la oxidaci6n de arsenico trivalente por reacciones de electrodos produce la (Ecuaci6n 27) que muestra la reacci6n an6dica y la (Ecuaci6n 28) que muestra la reacci6n cat6dica.

As203 + 5H20 = 2H30As04 + 4H+ + 4e-(Ecuaci6n 27)

4H+ + 02 + 4e-= 2H20 (Ecuaci6n 28)

En otras palabras, la reacci6n de oxidaci6n del arsenico trivalente continua segun se muestra en la (Ecuaci6n 27), pero es necesario mantener la electroneutralidad para que avance la reacci6n. Por consiguiente, la reactividad depende del avance de la reacci6n cat6dica que se muestra en la (Ecuaci6n 28), que continua sobre la superficie del sulfuro de cobre. Debido a esto, se cree que es importante asegurarse que la superficie del sulfuro de cobre siempre tenga un alto nivel de activaci6n.

Lo que significa que en el presente sistema de modelo de reacci6n, los iones cobre coexisten y tambien la reacci6n se produce en la regi6n de pH debilmente acido, y por consiguiente se cree que la reacci6n de cristalizaci6n del compuesto de sulfuro de cobre tal como se muestra en la (Ecuaci6n 29) se produce sobre la superficie del sulfuro de cobre.

Cu2+ + H3As04 + H20 = CuHAs04 . H20 + 2H+(Ecuaci6n 29)

De acuerdo con la (Ecuaci6n 29), puede considerarse que los iones hidr6geno (H+) se aiaden a la superficie del sulfuro de cobre y las reacciones que se muestran en la (Ecuaci6n 30) y la (Ecuaci6n 31) ocurren simultaneamente.

CuS + 2H++ 1/202 = Cu2+ + S0 + H20 (Ecuaci6n 30)

-

CuS + H+ + 202 = Cu2+ + HS04 (Ecuaci6n 31)

En este momento, el compuesto arseniato de cobre se forma sobre la superficie del sulfuro de cobre, de manera que el suministro de oxigeno gaseoso se vuelve insuficiente (Ecuaci6n 30) y la reacci6n que genera el S0 (azufre monoat6mico) tal como se muestra en la (Ecuaci6n 30) es posible que continue. Ademas, con el avance de la (Ecuaci6n 30) y la (Ecuaci6n 31), se estima que la concentraci6n de i6n Cu aumenta localmente y tambien la concentraci6n de i6n hidr6geno (H+) disminuye. En este punto, se cree que el sulfuro de cobre que genera la reacci6n que se muestra en la (Ecuaci6n 32) ocurre simultaneamente con la (Ecuaci6n 30) y la (Ecuaci6n 31) anteriores.

-

Cu2++4/3S0+ 4/3H20= CuS + 1/3HS04 + 7/3H+ (Ecuaci6n 32)

La (Ecuaci6n 32) muestra la cristalizaci6n del CuS, que es sulfuro de cobre, e indica que se asegura la cristalizaci6n del CuS sobre la superficie del sulfuro de cobre como superficie recientemente formada de alta actividad.

Ademas, los iones hidr6geno (H+) generados en la (Ecuaci6n 32) son suministrados a las reacciones que se muestran en la (Ecuaci6n 30) y la (Ecuaci6n 31), y tambien consumidos en la reacci6n de disoluci6n del compuesto arseniato de cobre (la reacci6n inversa de la (Ecuaci6n 29)). Como resultado, se cree que ocurren la adici6n de iones cobre a la superficie del sulfuro de cobre y la dispersi6n del acido arsenico (H3As04) a la periferia.

0bservese que en la condici6n de pH = 0 que se muestra en el Ejemplo Comparativo 5 mas abajo, basicamente la reacci6n que se muestra en la (Ecuaci6n 29) no ocurre y la reacci6n que se muestra en la (Ecuaci6n 32) no se produce facilmente, y asi se interpreta que la eficiencia de la oxidaci6n cae significativamente.

Ejemplos

(Ejemplo 4)

Se prepararon tri6xido de diarsenico de grado reactivo (la composici6n se muestra en la Tabla 21) y sulfuro de cobre de grado reactivo (la composici6n se muestra en la Tabla 22).

Segun se describe mas arriba, el sulfuro de cobre puede clasificarse principalmente en dos formas: CuS y Cu2S, y tambien existe una composici6n de Cu9S5 en la que una porci6n del cobre de la celda unitaria del cristal es imperfecta. Cualquiera de estas formas es utilizable, y una mezcla de estas formas es tambien aplicable.

Los resultados de la difracci6n de rayos X del sulfuro de cobre utilizado en este Ejemplo se muestran en la Fig. 4. 0bservese que en la Fig. 4, el pico del CuS esta representado como /, el pico del Cu2S esta representado como *, y el pico del Cu9S5 esta representado como ♦. A partir de los resultados de difracci6n de rayos X, se cree que el sulfuro de cobre utilizado en este Ejemplo es la mezcla de CuS, Cu2S y Cu9S5.

Tabla 21

arsenico

azufre cobre zinc plomo cadmio

(%)

(ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm)

74,8

1,303 27 11 60 2

Tabla 22

cobre

azufre zinc plomo cadmio

(%)

(%)

(ppm) (ppm) (ppm)

71,2

26,1 29 2 1

Se utiliz6 un vaso de precipitados de 1 litro como recipiente de reacci6n, se utilizaron una pala de turbina de 2 etapas y 4 placas desviadoras de 700 rpm como dispositivo de mezcla, y se efectu6 la inyecci6n de gas inyectando oxigeno gaseoso utilizando un tubo de vidrio desde la parte inferior del vaso (la oxidaci6n se realiz6 en una mezcla gas-liquido con agitaci6n energica).

Se introdujeron 50 g de tri6xido de diarsenico y 48 g de sulfuro de cobre en el recipiente de reacci6n, se aiadieron 800 cc de agua pura para reempastar, y la soluci6n se calent6 hasta 80°C. Despues, se inici6 el mezclado de la soluci6n utilizando el dispositivo de mezcla, y ademas se inici6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso desde la parte inferior del recipiente de reacci6n a 400 cc/min, para oxidar el arsenico trivalente. 0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del comienzo de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 3,09 (a 80°C).

La mezcla de la soluci6n y la inyecci6n de oxigeno gaseoso se continuaron durante 90 minutos para oxidar el arsenico trivalente. La temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n se midieron cada 30 minutos. Los resultados de las mediciones se muestran en la Tabla 23. 0bservese que el potencial redox es el valor respecto del electrodo de referencia de Ag/AgCl.

Tabla 23

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90

Temperatura

79 79 79

pH

2,13 1,88 1,84

Potencial redox (mV)

298 327 383

Cu2+(g/l)

1,8 4,0 5,6

Arsenico trivalente

29,2 8,3 0,2

Arsenico pentavalente

13,9 33,2 40,7

Tasa de oxidaci6n (%)

32,3 80,0 99,5

Despues de la oxidaci6n del arsenico trivalente se continu6 durante 90 minutos, se filtr6 la soluci6n, el catalizador

10 recuperado como residuo se lav6 con agua, y se llev6 a cabo el analisis del grado y difracci6n de rayos X del catalizador. Los resultados del analisis de la composici6n y los resultados de difracci6n de rayos X del catalizador despues de la reacci6n se muestran en la Tabla 24 y la Fig. 5, respectivamente. En la Fig. 5, el pico del Cu esta representado por /, y el pico del compuesto pentavalente de arsenico y cobre esta representado por �.

Tabla 24

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

54,2

22,6 10,5

A partir de la Tabla 23, la Tabla 24 y la Fig. 5, puede entenderse que el sulfuro de cobre, los iones cobre y un compuesto pentavalente de arsenico y cobre (arseniato de cobre) coexisten en el sistema de reacci6n de acuerdo con el Ejemplo 4.

Ademas, puede entenderse que la velocidad de oxidaci6n y el grado de oxidaci6n del arsenico trivalente son

20 elevados en el Ejemplo 2. En particular, se confirm6 que el grado de oxidaci6n del 99% o mas ya habia sido alcanzado en el punto de 90 minutos despues del comienzo de la reacci6n de oxidaci6n.

(Ejemplo 5)

Se llevaron a cabo las mismas operaciones y mediciones que en el Ejemplo 4 excepto que la cantidad de sulfuro de cobre introducida en el recipiente de reacci6n fue de 24 g, que es la mitad.

25 0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 2,96 (a 80°C).

Los resultados de la medici6n de la temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n cada 30 minutos se muestran en la Tabla 25, y los resultados del analisis de la composici6n del catalizador recuperado como residuo y lavado con agua se muestran

30 en la Tabla 26.

Tabla 25

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90 120

Temperatura (°C)

79 80 80 80

pH

2,17 1,88 1,80 1,79

Potencial redox (mV)

301 317 336 384

Cu2+ (g/l)

1,1 2,1 3,1 4.5

Arsenico trivalente (g/l)

32,6 21,3 7,4 0,3

Arsenico pentavalente (g/l)

11,4 24,1 38,0 45,6

Tasa de oxidaci6n (%)

25,9 53,1 83,7 99,4

Tabla 26

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

63,4

29,4 2,3

En el Ejemplo 5, la cantidad aditiva de CuS se reduce a la mitad del Ejemplo 4, para examinar los efectos de esta reducci6n a la mitad.

Como resultado, la velocidad de oxidaci6n del arsenico trivalente se redujo un poco en comparaci6n con el Ejemplo 4, pero la capacidad de oxidaci6n se mantuvo suficientemente, y se observ6 la oxidaci6n del 99% o mas en el punto

10 de 120 minutos despues del inicio de la reacci6n de oxidaci6n. Como ocurri6 con el Ejemplo 4, la capacidad y velocidad de oxidaci6n del arsenico trivalente pueden considerarse ambas favorables para el uso practico.

(Ejemplo 4)

Este Ejemplo es similar al Ejemplo 4, pero ademas se introdujeron 16 g de sulfato de cobre de grado reactivo (CuS04 . 5H20) en el recipiente de reacci6n. La cantidad de sulfato de cobre introducida es equivalente a 5 g/l como

15 iones cobre. Este Ejemplo se refiere al caso de incrementar la concentraci6n de iones cobre respecto de la etapa inicial de la reacci6n.

0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 2,98 (a 80°C).

Los resultados de la medici6n de la temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico 20 trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n cada 30 minutos se muestran en la Tabla 27.

En este Ejemplo, la inyecci6n de oxigeno gaseoso finaliz6 a los 120 minutos cuando la reacci6n finaliz6. Despues de esto, se aiadi6 una soluci6n de Na0H de concentraci6n 500 g/l para neutralizar la soluci6n hasta pH = 3,5, los iones cobre existentes en la soluci6n se cristalizaron como compuesto de arsenico pentavalente, y despues se llev6 a cabo la operaci6n de filtrado. 0bservese que la cantidad aditiva de la soluci6n de Na0H fue de 40 cc.

25 La concentraci6n total de arsenico en el filtrado obtenido como resultado de la operaci6n de filtraci6n fue de 29,6 g/l, mientras que la concentraci6n de cobre fue de 80 mg/l. De ese modo, se observ6 la reducci6n de la concentraci6n asociada con la formaci6n del compuesto arseniato de cobre.

Por otra parte, el residuo recuperado como resultado de la operaci6n de filtrado fue de 165 g humedos. La extracci6n de 5 g humedos de este residuo y la medici6n del contenido de humedad produjeron los resultados que 30 indicaron un contenido de humedad = 59,9%. Ademas, 5 g humedos del residuo se lavaron con agua y se analiz6 el

contenido. Los resultados del analisis del contenido del residuo recuperado se muestran en la Tabla 28. Tabla 27

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90 120

Temperatura (°C)

79 79 80 80

pH

1,84 1,86 1,90 1,79

Potencial redox (mV)

299 321 356 386

Cu2+ (g/l)

6,1 8,0 10,1 10,9

Arsenico trivalente (g/l)

34,7 17,0 0,7 0,2

Arsenico pentavalente (g/l)

7,9 27,9 42,8 41,0

Tasa de oxidaci6n (%)

18,5 62,2 98,5 99,5

Tabla 28

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

47,5

12,1 19,7

Este Ejemplo 6 incrementa la concentraci6n de iones Cu respecto de la etapa inicial de la reacci6n del Ejemplo 4. A partir de los resultados de la Tabla 27, puede entenderse tambien que la reacci6n se complet6 con una alta tasa de oxidaci6n en el Ejemplo4.

Por otra parte, en el Ejemplo 6, la velocidad de oxidaci6n disminuy6 un poco en comparaci6n con el Ejemplo 4. Esto

10 indica que la concentraci6n de iones cobre en el sistema de reacci6n no necesita ser incrementada mas que lo necesario. Puede juzgarse que la concentraci6n de iones cobre suficiente en el sistema de reacci6n es de aproximadamente 1 a 5 g/l.

Ademas, al utilizar sulfuro de cobre inmediatamente despues de ser producido por reacci6n de sulfuraci6n en humedo, este sulfuro de cobre tiene un comportamiento de escasa solubilidad. En vista de esto, al utilizar sulfuro de

15 cobre inmediatamente despues de ser producido por la reacci6n de sulfuraci6n en humedo, es efectiva la adici6n de iones cobre al sistema de reacci6n.

Ademas, el Ejemplo 6 recupera los iones cobre aiadidos como compuesto pentavalente de arsenico y cobre mediante la neutralizaci6n. El metodo para recuperar los iones cobre no se limita al metodo de recuperaci6n como compuesto de arsenico pentavalente y cobre, y, en cambio, puede ser un metodo para aiadir un agente que

20 reaccione con iones cobre y forme sulfuro de cobre, tal como azufre monat6mico o ZnS.

(Ejemplo 7)

Se prepararon 50 g de tri6xido de diarsenico de grado reactivo.

Se introdujeron el residuo recuperado completo del Ejemplo 6 (excepto 10 g humedos utilizados para la muestra de medici6n en el Ejemplo 6) y 50 g de tri6xido de diarsenico en el recipiente de reacci6n, y se aiadieron 707 cc de

25 agua pura para reempastar, para que el contenido de humedad en la pasta sea de 800 cc. Esta pasta se calent6 hasta 80°C, y despues se comenz6 a inyectar oxigeno gaseoso desde la parte inferior del recipiente de reacci6n a raz6n de 400 cc/min.

0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 3,03 (a 79°C).

30 Los resultados de medici6n de la temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico

trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n cada 30 minutos se muestran en la Tabla 29. Tabla 29

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90

Temperatura (°C)

80 80 79

pH

2,20 1,90 1,83

Potencial redox (mV)

294 349 382

Cu2+ (g/l)

2,2 3,2 4,7

Arsenico trivalente (g/l)

24,2 2,4 0,2

Arsenico pentavalente (g/l)

24,4 48,5 52,3

Tasa de oxidaci6n (%)

50,2 95,3 99,6

Despues de la reacci6n durante 90 minutos, se finaliz6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso, se aiadi6 una soluci6n de 5 Na0H de concentraci6n 500 g/l para neutralizar la soluci6n hasta pH = 3,0, y despues se filtr6 la soluci6n. 0bservese que la cantidad de soluci6n de Na0H utilizada fue de 36 cc.

La concentraci6n total de arsenico en el filtrado obtenido fue de 44,8 g/l, mientras que la concentraci6n de Cu fue de 210 mg/l. De ese modo, se observ6 una recuperaci6n de la concentraci6n de arsenico aproximadamente equivalente a la concentraci6n de la composici6n.

10 Por otra parte, el residuo recuperado fue de 122 g humedos. La extracci6n de 5 g humedos de este residuo y la medici6n del contenido de humedad produjeron el resultado de un contenido de humedad = 48,9%. Ademas, 5 g humedos del residuo se lavaron con agua y se analiz6 la composici6n. Los resultados del analisis de la composici6n del catalizador recuperado como residuo se muestran en la Tabla 21.

Tabla 30

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

44,4

10,6 21,8

Este Ejemplo 7 exhibi6 la mas alta eficiencia de oxidaci6n y la mas alta velocidad de oxidaci6n, entre los Ejemplos 4 a 8. Especificamente, la oxidaci6n del 95% ya se observ6 en el punto de 60 minutos desde el comienzo de la reacci6n, y el grado de oxidaci6n del 99,6%, que es aproximadamente 100%, se observ6 en el punto de 90 minutos desde el comienzo de la reacci6n.

20 El catalizador de acuerdo con este Ejemplo 7 es tambien el catalizador ternario de sulfuro de cobre, iones cobre y un compuesto de arseniato de cobre (compuesto pentavalente de arsenico y cobre). El catalizador de acuerdo con este Ejemplo 7 especialmente tiene una alta relaci6n de contenido del compuesto arseniato de cobre (compuesto pentavalente de arsenico y cobre) en comparaci6n con el Ejemplo 4 y el Ejemplo 5. Esta alta relaci6n de contenido del compuesto de arseniato de cobre se considera que contribuye con una mejora en el desempeio de la oxidaci6n.

25 En otras palabras, segun se describe en el "Modelo de reacci6n de oxidaci6n" este fen6meno de contribuci6n demuestra que la formaci6n y presencia del compuesto arseniato de cobre se refiere a la generaci6n de la superficie de CuS formada recientemente de alta actividad.

(Ejemplo 8)

Se realizaron las mismas operaciones que en el Ejemplo 5 excepto que el pH inmediatamente antes del inicio de la 30 inyecci6n de oxigeno gaseoso se ajust6 a 1,0 (a 80°C) aiadiendo acido sulfurico concentrado a la pasta.

Los resultados de medici6n de la temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n cada 30 minutos se muestran en la Tabla 31. Ademas,

la composici6n del catalizador despues de la reacci6n (lavado con agua) se muestra en la Tabla 32. Tabla 31

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90 120

Temperatura (°C)

81 79 80 79

pH

1,22 1,15 1,15 1,13

Potencial redox (mV)

363 371 375 380

Cu2+ (g/l)

4,8 5,2 5,7 6,3

Arsenico trivalente (g/l)

33,6 24,4 17,6 12,8

Arsenico pentavalente (g/l)

10,9 21,2 28,2 33,4

Tasa de oxidaci6n (%)

24,5 46,5 61,6 72,3

Tabla 32

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

66,0

31,1 0,6

Este Ejemplo 8 es similar al Ejemplo 5 en la cantidad de sulfuro de cobre aiadido, pero el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la oxidaci6n se ajust6 a 1.

Como resultado, la capacidad de oxidaci6n disminuy6 en comparaci6n con el Ejemplo 5, y el grado de oxidaci6n fue del 72% en el punto de 120 minutos. Aunque la reacci6n necesita realizarse durante un largo periodo de tiempo para

10 alcanzar el grado de oxidaci6n del 100%, la propia capacidad de oxidaci6n es suficiente.

El motivo de la reducci6n de la velocidad de oxidaci6n anterior puede atribuirse al hecho de que el sulfuro de cobre coexistente se redujo significativamente. Ademas, cuando el pH de la soluci6n es 1, la proporci6n de disoluci6n del sulfuro de cobre aumenta, de manera que la cantidad de sulfuro de cobre recuperado sin disolver (cantidad de reciclado) disminuye, lo que tambien es desfavorable en terminos de costos.

15 En vista de lo anterior, se cree que es preferente iniciar la reacci6n fijando el pH de la soluci6n en no menos de 2 y finalizar la reacci6n de oxidaci6n con un pH no menor que 1, en terminos de asegurar la reactividad y la cantidad recuperada de CuS.

(Ejemplo Comparativo 2)

La misma operaci6n que en el Ejemplo 9 se llev6 a cabo excepto que se introdujeron 50 g de tri6xido de diarsenico 20 de grado reactivo solo en el recipiente de reacci6n y se aiadieron 800 cc de agua pura para reempastar.

0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 2,80 (a 80°C).

La temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n se midieron cada 30 minutos. Los resultados de la medici6n se muestran en la Tabla 33.

Tabla 33

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90

Temperatura (°C)

80 79 80

pH

2,71 2,68 2,67

Potencial redox (mV)

378 373 370

Cu2+ (g/l)

<0,1 <0,1 <0,1

Arsenico trivalente (g/l)

42,0 44,0 45,5

Arsenico pentavalente (g/l)

0 0,1 0,4

Tasa de oxidaci6n (%)

0 0,2 0,9

En este Ejemplo Comparativo 2, se observ6 que la oxidaci6n del arsenico trivalente se produjo en escasa proporci6n.

5 (Ejemplo Comparativo 3)

Se llev6 a cabo la misma operaci6n que en el Ejemplo 4 excepto que se introdujeron 50 g de tri6xido de diarsenico de grado reactivo y 16 g de sulfato de cobre de grado reactivo (CuS04 � 5H20) en el recipiente de reacci6n y se aiadieron 800 cc de agua pura para reempastar.

0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 3,33 (a 10 80°C).

La temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n se midieron cada 30 minutos. Los resultados de la medici6n se muestran en la Tabla 34.

Tabla 34

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90

Temperatura (°C)

81 79 80

pH

3,22 3,16 3,10

Potencial redox (mV)

373 378 382

Cu2+ (g/l)

5,3 5,5 5,7

Arsenico trivalente (g/l)

40,3 43,6 45,3

Arsenico pentavalente (g/l)

0,5 0,9 1,3

Tasa de oxidaci6n (%)

1,2 2,0 2,8

15 En el Ejemplo Comparativo 3, aunque se observ6 avance de la oxidaci6n en comparaci6n con el Ejemplo Comparativo 2, el grado de avance fue sin embargo pequeio.

(Ejemplo Comparativo 4)

Se llev6 a cabo la misma operaci6n que en el Ejemplo 4 excepto que se introdujeron 50 g de tri6xido de diarsenico de grado reactivo y 32 g de sulfato de cobre de grado reactivo (CuS04 � 5H20) (10 g/l como iones cobre) en el recipiente de reacci6n y se aiadieron 800 cc de agua pura para reempastar. 0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 3,45 (a 80°C).

La temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n se midieron cada 30 minutos. Los resultados de la medici6n se muestran en la Tabla 35.

Tabla 35

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90

Temperatura (°C)

79 81 79

pH

3,29 3,20 3,25

Potencial redox (mV)

369 372 378

Cu2+ (g/l)

10,7 10,6 10,8

Arsenico trivalente (g/l)

39,5 42,5 43,4

Arsenico pentavalente (g/l)

2,5 3,0 3,5

Tasa de oxidaci6n (%)

6,0 6,6 7,4

En este Ejemplo Comparativo 4, se observ6 avance de la oxidaci6n como resultado del incremento de la concentraci6n de iones Cu en la soluci6n. Sin embargo, el grado de avance de la oxidaci6n aun fue pequeio, y se 10 cree que se necesita otra adici6n de iones cobre. En consecuencia, el Ejemplo Comparativo 6 no es apropiado para el uso practico.

(Ejemplo Comparativo 5)

Se llev6 a cabo la misma operaci6n que en el Ejemplo 4 excepto que se introdujeron 50 g de tri6xido de diarsenico de grado reactivo, 48 g de sulfuro de cobre de grado reactivo (CuS), y 20 g de azufre en polvo en el recipiente de 15 reacci6n y se aiadieron 800 cc de agua pura para reempastar.

0bservese que el pH de la soluci6n inmediatamente antes del inicio de la inyecci6n de oxigeno gaseoso era 2,67 (a 80°C).

La temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n se midieron cada 30 minutos. Los resultados de la medici6n se muestran en la Tabla 36.

20 Tabla 36 Despues de la finalizaci6n de la reacci6n, se filtr6 la soluci6n, el residuo obtenido se lav6 con agua, y se llev6 a cabo el analisis de la composici6n y la difracci6n de rayos X. La composici6n del catalizador despues de la reacci6n (lavado con agua) se muestra en la Tabla 37, y los resultados de difracci6n de rayos X se muestran en la Fig. 6.

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90

Temperatura (°C)

79 79 81

pH

1,75 1,65 1,63

Potencial redox (mV)

340 341 343

Cu2+ (g/l)

<0,1 <0,1 <0,1

Arsenico trivalente (g/l)

35,2 35,3 35,4

Arsenico pentavalente (g/l)

10,4 10,7 10,9

Tasa de oxidaci6n (%)

22,8 23,3 23,5

5 En la Fig. 6, el pico del CuS esta representado por /, y el pico del azufre esta representado por �.

En el analisis de la composici6n, se detect6 arsenico al 0,1%, pero esto puede considerarse que result6 de la adhesi6n de soluci6n no lavada.

A partir de la Fig. 6 y la Tabla 37, puede entenderse que no hay presencia de iones cobre ni un compuesto pentavalente de arsenico y cobre en este Ejemplo Comparativo 5 con un sistema catalizador unico de sulfuro de

10 cobre.

Tabla 37

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

49,5

50,0 0,1

En este Ejemplo Comparativo 5, se observ6 avance de la oxidaci6n. Esto indica que el sulfuro de cobre solo tiene una capacidad de oxidaci6n mas alta como catalizador que los iones Cu solos utilizados en los Ejemplos 15 Comparativos 3 y 4. Sin embargo, el grado de avance de la oxidaci6n aun no es apropiado en terminos del uso practico.

(Ejemplo Comparativo 6)

Se llev6 a cabo la misma operaci6n que en el Ejemplo 4 excepto que se aiadi6 acido sulfurico concentrado a la pasta, el pH se ajust6 a 0 (a 80°C), y despues se comenz6 la inyecci6n de oxigeno gaseoso.

20 La temperatura, pH, potencial redox, cantidad de iones cobre, cantidad de arsenico trivalente y cantidad de arsenico pentavalente de la soluci6n se midieron cada 30 minutos. Los resultados de la medici6n se muestran en la Tabla 38.

Tabla 38

Tiempo transcurrido (minutos)

30 60 90 120

Temperatura (°C)

80 79 80 80

pH

0,00 0,00 -0,02 -0,04

Potencial redox (mV)

411 415 412 411

Cu2+ (g/l)

9,7 10,8 11,2 11,5

Arsenico trivalente (g/l)

32,7 31,9 32,6 31,6

Arsenico pentavalente (g/l)

1,7 2,8 3,5 4,8

Tasa de oxidaci6n (%)

4,9 8,0 9,7 13,1

Despues de la finalizaci6n de la reacci6n, se filtr6 la soluci6n, el residuo obtenido se lav6 con agua, y se realiz6 el

25 analisis de composici6n y difracci6n de rayos X. La composici6n del catalizador despues de la reacci6n (lavado con agua) se muestra en la Tabla 39, y los resultados de la difracci6n de rayos X se muestran en la Fig. 7. En la Fig. 7, el pico de CuS esta representado por /, y el pico de tri6xido de diarsenico esta representado por �.

[Tabla 39]

cobre

azufre arsenico

(%)

(%)

(%)

56,2

28,9 10,6

En este Ejemplo Comparativo 6, la oxidaci6n de arsenico no avanz6, y se detect6 10,6% de arsenico aun en el catalizador despues de la reacci6n. Ademas, debido a que el tri6xido de diarsenico fue reconocido a partir de los 5 resultados de la difracci6n de rayos X segun se muestra en la Fig. 7, puede entenderse que el tri6xido de diarsenico qued6 sin disolver aun despues de la reacci6n de oxidaci6n.

Se cree que esto se debe a que la solubilidad del tri6xido de diarsenico disminuy6 debido a que la reacci6n de oxidaci6n se comenz6 en la soluci6n acidificada de sulfurico con un pH de 0, y tambien porque el arsenico trivalente eluido en la soluci6n queda sin oxidarse a arsenico pentavalente de alta solubilidad y por ello la concentraci6n de

10 arsenico trivalente en la soluci6n no disminuy6 y una porci6n del tri6xido de diarsenico qued6 sin disolver.

Los resultados de este Ejemplo Comparativo 6 indican que, al iniciar la reacci6n de oxidaci6n del arsenico en una condici6n en la que el pH es 0 que no permite la formaci6n de sulfuro de cobre, las sustancias que sirven como catalizadores son el sistema binario de sulfuro de cobre e iones cobre, lo que da lugar a una caida significativa de la capacidad de oxidaci6n. Esto demuestra que la reacci6n de oxidaci6n de arsenico preferentemente se inicia en

15 condiciones en las que el pH no sea menor que 1.

La Fig. 1 es un diagrama de flujo que muestra el metodo de procesamiento de arsenico de la presente invenci6n.

La Fig. 2 es un diagrama que muestra los resultados de difracci6n de rayos X de cristales de escorodita de acuerdo con una primera realizaci6n.

La Fig. 3 es un diagrama de flujo de acuerdo con una realizaci6n(segunda realizaci6n).

20 La Fig. 4 muestra los resultados de difracci6n de rayos X del sulfuro de cobre en el Ejemplo 4.

La Fig. 5 muestra los resultados de difracci6n de rayos X del residuo en el Ejemplo 4.

La Fig. 6 muestra los resultados de difracci6n de rayos X del residuo en el Ejemplo Comparativo 5.

La Fig. 7 muestra los resultados de difracci6n de rayos X del residuo en el Ejemplo Comparativo 6.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un metodo de procesamiento de arsenico, que comprende:

   una primera etapa de lixiviaci6n de arsenico a partir de un intermediario de fundici6n no ferroso que contiene arsenico, manteniendo al mismo tiempo un pH en un intervalo de 4,0 a 6,5;

   una segunda etapa de lixiviaci6n de arsenico permitiendo al mismo tiempo que el pH cambie, sin mantener el pH;

   una tercera etapa para oxidar arsenico trivalente a arsenico pentavalente, mediante la adici6n de un agente oxidante a una soluci6n de lixiviaci6n formada en la segunda etapa; y

   una cuarta etapa para convertir arsenico en una soluci6n ajustada formada en la tercera etapa en cristales de escorodita, en el que

   la primera etapa comprende formar una suspensi6n a partir de un intermediario de fundici6n no ferroso, y llevar a cabo la lixiviaci6n manteniendo al mismo tiempo el pH en el intervalo de 4,0 a 6,5 mediante la adici6n de hidr6xido de sodio a una temperatura de 50°C o mayor, inyectando al mismo tiempo aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, y

   la segunda etapa comprende interrumpir el mantenimiento del pH en un punto en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundici6n no ferroso es lixiviado en un intervalo de 50% a 90%, continuar la lixiviaci6n mientras se mantiene la inyecci6n de aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, y finalizar la reacci6n en un punto en el que el pH disminuye a 4 o menos.

2. 2.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con la reivindicaci6n 1, en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundici6n no ferroso esta en un sulfuro.

3. 3.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con la reivindicaci6n 1 o 2, en el que

   la segunda etapa comprende interrumpir el mantenimiento del pH en un punto en el que el arsenico contenido en el intermediario de fundici6n no ferroso es lixiviado en un intervalo de 50% a 90%, continuar la lixiviaci6n mientras se mantiene la inyecci6n de aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno, interrumpir la inyecci6n en un punto en el que el pH disminuye a 4 o menos, y ademas realizar el mezclado durante 10 minutos o mas antes de la finalizaci6n.

4. 4.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

   en el que dicha tercera etapa comprende una etapa de ajuste de liquido para aiadir per6xido de hidr6geno a la soluci6n de lixiviaci6n a una temperatura de 40°C o mayor para oxidar el arsenico trivalente a arsenico pentavalente, y despues poner en contacto la soluci6n reaccionada con cobre metalico para eliminar el per6xido de hidr6geno residual.

5. 5.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

   en el que dicha cuarta etapa comprende una etapa de cristalizaci6n para aiadir y disolver sal ferrosa (Fe2+) en la soluci6n ajustada, y provocar la reacci6n de oxidaci6n.

6. 6.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la oxidaci6n se realiza en un intervalo de pH de entre 1 y menor que 1.

7. 7.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reacci6n de oxidaci6n se realiza a una temperatura de 50°C o mayor.

8. 8.

   El metodo de procesamiento de arsenico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la reacci6n de oxidaci6n es inyectando aire, oxigeno o una mezcla gaseosa de aire y oxigeno.

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